機(jī)床工具產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，是裝備制造業(yè)發(fā)展的重中之重。以航空制造業(yè)為代表的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，勢必帶動(dòng)和促進(jìn)裝備制造業(yè)的發(fā)展，為機(jī)床工具行業(yè)市場開拓帶來了新的契機(jī)和巨大的商機(jī)，對裝備制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
在重點(diǎn)工程的支持和市場需求的拉動(dòng)下，我國航空工業(yè)獲得了長足的進(jìn)步，取得了一系列的自主創(chuàng)新成果， 新型先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)已成為我國軍隊(duì)裝備的主力，ARJ21、“新舟”60、“新舟”600、“新舟”700等民用飛機(jī)的研發(fā)制造也取得了重大進(jìn)展，這些成果為我國航空工業(yè)的跨越式發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
航空制造技術(shù)分析
航空產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：現(xiàn)代飛機(jī)為滿足高速、高機(jī)動(dòng)、高負(fù)載和遠(yuǎn)航程等性能要求，大量地采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料，其零件越來越向尺寸大型化、型面復(fù)雜化、結(jié)構(gòu)輕量化、材料多元化和制造精密化發(fā)展。如飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)件的典型零件梁、框、肋、壁板、桁條以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵件機(jī)匣、各類葉片和整體葉盤等，其輪廓大而形狀各異。為了減輕飛機(jī)的重量，增加飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性及有效載荷和航程，現(xiàn)代飛機(jī)都進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)，廣泛采用高強(qiáng)度的新型輕質(zhì)材料。而為了提高零件的強(qiáng)度和可靠性，主要采用了整體毛坯件和薄壁整體框架結(jié)構(gòu)，零件材料除了大量采用鋁合金外，還廣泛采用鈦合金、耐高溫合金、高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料和工程陶瓷等難加工材料。
航空產(chǎn)品零件的工藝特點(diǎn)：各類零件規(guī)格尺寸和結(jié)構(gòu)相差懸殊，機(jī)床工具等工藝裝備通用性不高。如加工機(jī)身結(jié)構(gòu)件需要采用高剛性的高效、大型、高速機(jī)床，加工發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵件需要采用精度及柔性高的精密機(jī)床，加工機(jī)載設(shè)備零件的需要采用多功能的復(fù)合機(jī)床；現(xiàn)代航空制造業(yè)所面臨的通常都是多品種、小批量、短生產(chǎn)周期的生產(chǎn)任務(wù)，因此要求工藝系統(tǒng)有較高的響應(yīng)速度；產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大。零件的外形涉及機(jī)身外形、機(jī)翼外形、翼身融合區(qū)等， 多數(shù)零件與飛機(jī)的氣動(dòng)外形相關(guān)，周邊輪廓與其他零件還有復(fù)雜的裝配協(xié)調(diào)關(guān)系；零件切削加工量大。由于越來越多地采用整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得需要切削加工的零件數(shù)量大幅增加，而且大部分零件在切削過程中材料去除量非常大，部分飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的材料去除率達(dá)90%以上；薄壁易產(chǎn)生加工變形。飛機(jī)存在大量的薄壁、深腔結(jié)構(gòu)， 為典型的弱剛性結(jié)構(gòu)，加工精度高。由于要實(shí)現(xiàn)無余量裝配，對工藝分離面的對縫、間隙等要求十分嚴(yán)格，零件制造精度要求高；刀具及切削參數(shù)選用困難。由于刀具工業(yè)的發(fā)展趕不上新材料的開發(fā)和應(yīng)用步伐，又缺少加工切削數(shù)據(jù)庫的支持，使得如何合理選擇刀具和科學(xué)選用加工參數(shù)成為工藝技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)。
航空制造技術(shù)現(xiàn)狀：經(jīng)過航空制造業(yè)界的不懈努力，我國飛機(jī)制造技術(shù)水平、加工質(zhì)量逐年穩(wěn)步提高，航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)和制造的技術(shù)瓶頸也取得重大突破，數(shù)控加工機(jī)床在行業(yè)內(nèi)也基本得到普及。
目前，我國航空制造技術(shù)雖然取得了長足的進(jìn)步，但與國外發(fā)達(dá)國家相比還是存在較大的差距。主要表現(xiàn)在數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用水平整體不高， 與優(yōu)質(zhì)高效的加工要求相去甚遠(yuǎn)；對新型機(jī)床的性能及其加工技術(shù)掌握不夠；部分關(guān)鍵零件的工藝還依賴于個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，工藝能力普遍不足；切削工具的制造、管理和配套水平低，刀具及其切削參數(shù)的選用缺少科學(xué)依據(jù)， 制造成本居高不下；航空制造數(shù)據(jù)庫還沒有系統(tǒng)的建立起來，各先進(jìn)制造單元大多數(shù)還處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，集成度差，未能形成先進(jìn)制造技術(shù)的綜合實(shí)力。
航空制造技術(shù)的發(fā)展趨勢：實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字化管理是發(fā)展的核心。包括數(shù)字化樣機(jī)、數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化加工、數(shù)字化裝配、數(shù)字化檢測及數(shù)字化信息管理等，最終達(dá)到完全實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在各個(gè)階段的信息集成與共享；新型復(fù)合材料的應(yīng)用比例越來越大。以碳纖維為代表的陶瓷基、樹脂基及高溫復(fù)合材料將不斷地開發(fā)出來并應(yīng)用于現(xiàn)代飛機(jī)上，給機(jī)床及刀具工業(yè)提出了新的要求；航空整體結(jié)構(gòu)件將取代傳統(tǒng)的“多件連接”的結(jié)構(gòu)形式，復(fù)雜形狀構(gòu)件的整體精密成形和“鍛造+切削加工”的生產(chǎn)方式將成為航空結(jié)構(gòu)件發(fā)展的必然趨勢；數(shù)控復(fù)合加工技術(shù)是提高加工效率、增加裝備柔性、保證產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段， 必將成為航空制造業(yè)主要采用的零件加工技術(shù)；高速、高效的切削加工技術(shù)需求強(qiáng)烈，發(fā)展迅速，推廣應(yīng)用的前景廣闊；為減少切削量和實(shí)現(xiàn)無余量裝配，成形技術(shù)和加工技術(shù)日趨精密化；虛擬制造和網(wǎng)絡(luò)加工技術(shù)將廣泛應(yīng)用。以仿真技術(shù)為基礎(chǔ)的虛擬制造技術(shù)能夠大幅縮短產(chǎn)品的研制周期， 提高產(chǎn)品合格率。而基于網(wǎng)絡(luò)的加工技術(shù)可以組建產(chǎn)品級的動(dòng)態(tài)企業(yè)聯(lián)盟， 從而實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)和異地制造。
航空制造業(yè)對機(jī)床工具的需求
隨著我國航空工業(yè)的快速發(fā)展， 對數(shù)控機(jī)床的需求正處于上升階段， 尤其是研制大飛機(jī)必將吸納大量的高品質(zhì)的機(jī)床工具為其服務(wù)，對機(jī)床工具行業(yè)的發(fā)展提出了挑戰(zhàn)的同時(shí)也提供了難得的發(fā)展機(jī)遇。
航空制造業(yè)需機(jī)械加工的典型零件主要有機(jī)身結(jié)構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵件、起落架零件及機(jī)載產(chǎn)品零件等。由于它們的結(jié)構(gòu)和性能要求各異，對機(jī)床工具的需求也各有側(cè)重。
飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)件主要有梁、框、肋、壁板等零件，此類零件大多為鋁合金或鈦合金材料，一般外形輪廓尺寸都很大，屬薄壁多腔的整體框架結(jié)構(gòu)， 機(jī)械切削去除量大，表面質(zhì)量要求高。加工此類零件需要大型、重型機(jī)床裝備，要求工作臺承重10噸以上，有效行程在15米以上的高剛性機(jī)床。如數(shù)控龍門鏜銑床、數(shù)控龍門加工中心、數(shù)控落地鏜銑床和數(shù)控五軸聯(lián)動(dòng)龍門加工中心等。由于機(jī)械切削量大，對能實(shí)現(xiàn)柔性、復(fù)合加工的大功率數(shù)控高速切削機(jī)床需求尤為迫切，如多主軸的大型組合式復(fù)合加工中心等。
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件有壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪等。此類產(chǎn)品的零件多為高溫合金或耐高溫的復(fù)合材料，一般為異型環(huán)狀結(jié)構(gòu)，剛性差、精度高、型面復(fù)雜、加工難度大。加工此類零件需要大、中型多功能、高精度數(shù)控機(jī)床， 要求設(shè)備具有較高的柔性、優(yōu)良的數(shù)控系統(tǒng)、在線測量功能強(qiáng)大、工位多、刀具庫容量大，如大型精密數(shù)控立式車削中心、五軸聯(lián)動(dòng)加工中心及多軸數(shù)控龍門銑，另外還需針對發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪開發(fā)高性能葉輪加工專用機(jī)床。
飛機(jī)起落架一般采用高強(qiáng)度鋼的鍛造毛坯經(jīng)機(jī)械加工而成。鍛造起落架的毛坯需要萬噸級壓力機(jī)， 毛坯的加工需要中、大型數(shù)控落地鏜銑床、五軸聯(lián)動(dòng)龍門加工中心等設(shè)備。
機(jī)載產(chǎn)品零件種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料多樣、性能各異。加工此類零件需要中、小型高精度的多功能數(shù)控復(fù)合機(jī)床及高速數(shù)控銑床， 如高精度的立、臥式加工中心及高精度的車、銑、磨復(fù)合加工中心等機(jī)床設(shè)備。
機(jī)床工具服務(wù)于航空航天制造業(yè)的發(fā)展之路
國家重大裝備的發(fā)展需求，給機(jī)床工具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向。針對航空航天裝備的需求與發(fā)展特點(diǎn)，如何滿足航空航天工業(yè)對制造裝備的需求，更好地服務(wù)于航空航天工業(yè)是機(jī)床工具企業(yè)必須解決的問題。
機(jī)床制造業(yè)要力爭通過承擔(dān)國家科技重大專項(xiàng)，瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水平，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和專業(yè)人才，推動(dòng)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的技術(shù)升級和產(chǎn)品換代，研制可以滿足航空航天等重點(diǎn)領(lǐng)域所急需的高檔機(jī)床裝備。
要借助“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國家科技重大專項(xiàng)啟動(dòng)實(shí)施之機(jī)，加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用研究， 提升機(jī)床工具自主研發(fā)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。重點(diǎn)開發(fā)高速精密復(fù)合數(shù)控金切機(jī)床、重型數(shù)控金切機(jī)床、大飛機(jī)制造所需的各種數(shù)控專用設(shè)備，逐漸擺脫我國高端機(jī)床依賴進(jìn)口的局面。
大力發(fā)展多功能的復(fù)合機(jī)床。雖然目前有的加工中心已實(shí)現(xiàn)能將車、銑、鏜、磨、拋光等多種機(jī)加工工序復(fù)合在一臺機(jī)床上，但這仍不能完全滿足未來航空關(guān)鍵零件的加工。而將機(jī)械加工與激光、電、化學(xué)、超聲波等不同機(jī)理的加工方法進(jìn)行復(fù)合，兼?zhèn)涠喾N不同工藝特點(diǎn)的復(fù)合加工機(jī)床在今后的航空航天制造業(yè)中將有廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。
協(xié)調(diào)機(jī)床主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、切削刀具和測量裝備的平衡發(fā)展，完善產(chǎn)品功能，提高關(guān)鍵配套設(shè)備自主開發(fā)和制造能力。
深入進(jìn)行用戶的加工工藝研究， 開發(fā)成套的機(jī)床裝備和工藝技術(shù)。裝備服務(wù)于工藝，工藝是裝備的目的， 為實(shí)現(xiàn)工藝與裝備的緊密融合，機(jī)床企業(yè)必須了解和熟悉用戶工藝，關(guān)注用戶制造工藝技術(shù)發(fā)展的動(dòng)態(tài)，準(zhǔn)確地為產(chǎn)品進(jìn)行市場定位，研發(fā)滿足用戶要求的新裝備。力爭在提供給用戶機(jī)床設(shè)備的同時(shí)，也提供工藝技術(shù)上的整體解決方案，以提升企業(yè)和產(chǎn)品的競爭力。
重視系統(tǒng)設(shè)計(jì)，融入信息技術(shù)， 推行數(shù)字化制造，大力提高機(jī)床裝備的制造工藝水平和整機(jī)的可靠性及穩(wěn)定性。在機(jī)床裝備研發(fā)技術(shù)路線上，堅(jiān)持以數(shù)字化為主體，以集成化為手段， 以復(fù)合化為特色，以高速化、精密化和綠色化為目標(biāo)，突出自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化， 并最終實(shí)現(xiàn)智能化。
來源：中國航空報(bào)