大國不可能永遠都做不好發動機！國產航發加工技術已開始出現井噴

據國內媒體報道，某機床創新研究院在航空發動機葉片生產上實現突破，他們與當地一家機床公司合作成功研製出了4軸聯動和5軸聯動的4陣列葉片磨削拋光機床各1台，1次能夠同時加工出4枚葉片，加工效率和精度遠高於進口機床，性能居國際先進水平，解決了複雜型面葉片加工困難這一世界難題。本文根據國內外公開資料對其做一背景分析。隨著我國航空工業的迅速發展，高性能航空發動機、燃汽輪機等設備的生產數量急劇增加。作為這些設備的關鍵部件，航空發動機葉片、燃汽輪機葉片的國內需求量也隨之成倍增加。可以說葉片的加工質量對整機性能與壽命有著舉足輕重的影響。

由於葉片長期處於高溫、高壓等惡劣的工作環境下，且承受離心力、水或汽的交變應力作用，為保證葉片的使用可靠性和工作壽命，均採用高硬度、高強度材料製成。特別是新一代航空發動機葉片為滿足性能要求，不但對複雜曲面外形加工精度要求極其苛刻，而且對錶面粗糙度也有很高要求。一般的航空發動機葉片的加工程序為：葉片在高溫鑄造成型後，經高精度數控銑削機床獲得所需的表面形狀和尺寸，再經過砂帶打磨、布輪拋光相結合的精整加工工序去除表面殘留的刀痕，修正表面的形狀精度，降低表面粗糙度。由於專用機床的欠缺，某些大型、關鍵、複雜葉片的精整加工等後續工作目前仍主要依靠技術工人的手工操作來完成。

手工拋磨不僅加工效率低、加工精度難以保證，危害工人身體健康，更關鍵的是，手工拋光質量對工人素質要求極高，在目前高技能工人數量嚴重不足的情況下，葉片生產生產時間較長，成本居高不下，不能滿足低成本，大批量生產航空發動機葉片的迫切需求。中國是當今世界超硬材料生產的超級大國，世界上最硬的人造金剛石產量2016年產量達136億克拉，佔世界總產量的90%，世界第二硬的立方氮化硼（但耐高溫性和化學穩定性遠高於人造金剛石）2017年產量約5.5億克拉，約佔世界總產量的70%。利用人造金剛石超硬的力學性能，磨削拋光難加工材料，如：硬質合金、寶石、陶瓷、鈦合金等，已經證明具有獨特的優勢。

由於國產超硬材料行業目前已廣泛應用我國獨創的六面頂壓機技術來大量生產人造金剛石，其售價低廉的讓人不敢相信。有資料稱國內1克拉人造金剛石售價僅為0.3元。同時隨著我國多軸數控精密機床技術的迅速突破，使得超硬磨料磨具數控加工複雜型面葉片成為可能。由於國產高性能超硬材料具有高性能、高壽命、高性價比等特點，而國產五軸數控機床的價格又僅為進口設備的1/3 以下，將兩者有機結合的葉片超硬磨料數控磨削成型及拋光加工技術不失為一條先進、合理的生產技術路線。

某地區在低成本數控機床生產方面具有國內領先優勢，某航則依靠其在機床結構設計、分析方面的優勢對數控磨削加工機床結構和傳動系統進行了大量的改進設計，結合北航自主研製的矩形陣列轉檯和擺頭，成功研製出了4軸聯動和5軸聯動的4陣列葉片磨削拋光機床各1台，可1次能夠同時加工出4枚葉片，其精加工效率和速度已經明顯高於數控銑削加工的效率，同時加工精度遠高於目前採用價值6、7百萬元進口數控銑床所加工出的葉片的精度，測量結果表明4片陣列加工的葉片形位精度一致性極好，僅為設計公差的10%。

在下一步研發計劃中，正在開發同時加工100枚葉片的百軸數控磨削加工機床，將進一步拉開與數控銑削加工相比的成本優勢，與有望將葉片等零件的機床、用地、人員等費用降低到目前的10%以下。同時，為代替葉片拋光工人的繁重勞動，棗莊北航機床創新研究院還開發出了多種8-10軸葉片、葉輪數控拋光機床，複雜曲面的葉片經該拋光機床拋光後，已完全看不出加工痕迹，基本接近鏡面，完全可以用新型磨削拋光技術代替人工拋光生產線。

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