中国航发制造技术井喷 1台机床将能同时加工百枚叶片

关键词 金刚石 , 超硬材料 , 磨削 , 抛光 , 机床 , 航空发动机 , 叶片|2018-12-20 09:25:57
摘要 据国内媒体报道,某机床创新研究院在航空发动机叶片生产上实现突破,他们与当地一家机床公司合作成功研制出了4轴联动和5轴联动的4阵列叶片磨削抛光机床各1台,1次能够同时加工出4枚叶片,...

2.jpg

   据国内媒体报道,某机床创新研究院在航空发动机叶片生产上实现突破,他们与当地一家机床公司合作成功研制出了4轴联动和5轴联动的4阵列叶片磨削抛光机床各1台,1次能够同时加工出4枚叶片,加工效率和精度远高于进口机床,性能居国际先进水平,解决了复杂型面叶片加工困难这一世界难题。本文根据国内外公开资料对其做一背景分析。随着我国航空工业的迅速发展,高性能航空发动机、燃汽轮机等设备的生产数量急剧增加。作为这些设备的关键部件,航空发动机叶片、燃汽轮机叶片的国内需求量也随之成倍增加。可以说叶片的加工质量对整机性能与寿命有着举足轻重的影响。

3.jpg

  由于叶片长期处于高温、高压等恶劣的工作环境下,且承受离心力、水或汽的交变应力作用,为保证叶片的使用可靠性和工作寿命,均采用高硬度、高强度材料制成。特别是新一代航空发动机叶片为满足性能要求,不但对复杂曲面外形加工精度要求极其苛刻,而且对表面粗糙度也有很高要求。一般的航空发动机叶片的加工程序为:叶片在高温铸造成型后,经高精度数控铣削机床获得所需的表面形状和尺寸,再经过砂带打磨、布轮抛光相结合的精整加工工序去除表面残留的刀痕,修正表面的形状精度,降低表面粗糙度。由于专用机床的欠缺,某些大型、关键、复杂叶片的精整加工等后续工作目前仍主要依靠技术工人的手工操作来完成。

  手工抛磨不仅加工效率低、加工精度难以保证,危害工人身体健康,更关键的是,手工抛光质量对工人素质要求极高,在目前高技能工人数量严重不足的情况下,叶片生产生产时间较长,成本居高不下,不能满足低成本,大批量生产航空发动机叶片的迫切需求。中国是当今世界超硬材料生产的超级大国,世界上最硬的人造金刚石产量2016年产量达136亿克拉,占世界总产量的90%,世界第二硬的立方氮化硼(但耐高温性和化学稳定性远高于人造金刚石)2017年产量约5.5亿克拉,约占世界总产量的70%。利用人造金刚石超硬的力学性能,磨削抛光难加工材料,如:硬质合金、宝石、陶瓷、钛合金等,已经证明具有独特的优势。

  由于国产超硬材料行业目前已广泛应用我国独创的六面顶压机技术来大量生产人造金刚石,其售价低廉的让人不敢相信。有资料称国内1克拉人造金刚石售价仅为0.3元。同时随着我国多轴数控精密机床技术的迅速突破,使得超硬磨料磨具数控加工复杂型面叶片成为可能。由于国产高性能超硬材料具有高性能、高寿命、高性价比等特点,而国产五轴数控机床的价格又仅为进口设备的1/3 以下,将两者有机结合的叶片超硬磨料数控磨削成型及抛光加工技术不失为一条先进、合理的生产技术路线。

  某地区在低成本数控机床生产方面具有国内领先优势,某航则依靠其在机床结构设计、分析方面的优势对数控磨削加工机床结构和传动系统进行了大量的改进设计,结合北航自主研制的矩形阵列转台和摆头,成功研制出了4轴联动和5轴联动的4阵列叶片磨削抛光机床各1台,可1次能够同时加工出4枚叶片,其精加工效率和速度已经明显高于数控铣削加工的效率,同时加工精度远高于目前采用价值6、7百万元进口数控铣床所加工出的叶片的精度,测量结果表明4片阵列加工的叶片形位精度一致性极好,仅为设计公差的10%。

  在下一步研发计划中,正在开发同时加工100枚叶片的百轴数控磨削加工机床,将进一步拉开与数控铣削加工相比的成本优势,与有望将叶片等零件的机床、用地、人员等费用降低到目前的10%以下。同时,为代替叶片抛光工人的繁重劳动,枣庄北航机床创新研究院还开发出了多种8-10轴叶片、叶轮数控抛光机床,复杂曲面的叶片经该抛光机床抛光后,已完全看不出加工痕迹,基本接近镜面,完全可以用新型磨削抛光技术代替人工抛光生产线。

  ① 凡本网注明"来源:金刚石刀具网"的所有作品,均为河南远发信息技术有限公司合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明"来源:金刚石刀具网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
② 凡本网注明"来源:XXX(非金刚石刀具网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
※ 联系电话:0371-67667020

延伸推荐

河南工业大学第七届超硬材料及制品研修班4月开班

河南工业大学第七届超硬材料及制品研修班4月开班

​河南工业大学第七届超硬材料及制品研修班,定于2026年4月13日—19日,在河南工业大学超硬材料磨料磨具行业学院正式开班......

日期 2026-01-23   刀具新闻
亳州市谯城区:超硬材料产业到底有多硬?

亳州市谯城区:超硬材料产业到底有多硬?

“钻石恒久远,一颗永流传。”这句富有诗意和浪漫色彩的广告语道出了钻石的美好寓意和稀缺珍贵。但如今在亳州市谯城区,随着新能源新材料产业的迅猛发展,人造钻石...

日期 2026-01-15   刀具新闻
2026年关于对超硬材料及制品领域1项国家标准征求意见的通知

2026年关于对超硬材料及制品领域1项国家标准征求意见的通知

《半导体芯片化学机械抛光垫修整用金刚石盘》国家标准征求意见稿已由标准工作组起草完成,经全国磨料磨具标准化技术委员会秘书处审核同意,现面向社会广泛征求意见...

日期 2026-01-15   刀具新闻
郑州大学布局建设超硬材料研究院

郑州大学布局建设超硬材料研究院

​1月10日,郑州大学举行学科交叉创新中心揭牌仪式,并首批布局建设了7个未来科学与技术研究院。仪式上,郑州大学学科交叉创新中心和变革性分子前沿研究院、量...

日期 2026-01-15   刀具新闻
三大超硬材料制品项目续建!河北省公布2026年省重点建设项目名单

三大超硬材料制品项目续建!河北省公布2026年省重点建设项目名单

​近日,河北省发展改革委发布河北省2026年省重点建设项目名单,共安排747项,总投资1.56万亿元。项目数量比去年增加44个。其中,超硬材料行业共有3...

日期 2026-01-15   刀具新闻
燕山大学合成出世界最硬的金刚石块材

燕山大学合成出世界最硬的金刚石块材

​近日,燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室田永君院士团队联合南京理工大学、宁波大学研究人员,在超硬材料领域再次实现重大突破,成功合成出硬度达2...

日期 2026-01-15   刀具新闻
方城县、河南工业大学与富栊精密签约共建超硬材料产业技术研究院

方城县、河南工业大学与富栊精密签约共建超硬材料产业技术研究院

​2026年1月8日,方城县人民政府、河南工业大学、河南富栊精密工业有限公司共建产业技术研究院合作签约及揭牌仪式在河南工业大学学术报告中心隆重举行。河南...

日期 2026-01-15   刀具新闻
山东大学团队在金刚石线切割技术上的突破

山东大学团队在金刚石线切割技术上的突破

​随着第三代宽禁带半导体材料的快速发展,碳化硅(SiC)以其高击穿电场、优异电子饱和速度和出色热导率,已成为高温、高频、高功率电子器件的核心衬底材料。然...

日期 2026-01-15   刀具新闻
全自动拉丝模烧结机 | 精准高效打造金刚石线锯核心模具

全自动拉丝模烧结机 | 精准高效打造金刚石线锯核心模具

​金刚石线锯是将金刚石微粉固定在金属母线上制成的切割工具,主要用于光伏硅片、蓝宝石、半导体等硬脆材料的高精度加工,具有高效、环保、低损耗等优势........

日期 2026-01-09   刀具新闻
涉及超硬材料!我国加强两用物项对日本出口管制

涉及超硬材料!我国加强两用物项对日本出口管制

1月6日,商务部发布2026年第1号关于加强两用物项对日本出口管制的公告:禁止所有两用物项对日本军事用户、军事用途,以及一切有助于提升日本军事实力的其他...

日期 2026-01-09   刀具新闻