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突破透平叶片加工专机,万里长征第一步

科工力量 2017-11-20

  近日,由大连科德数控有限公司自主研发生产的KTurboM3000五轴联动卧式透平叶片加工专机圆满结束了在某军工单位的“试用期”,开始正式投入使用,进入“上岗作业”阶段。这标志着我国自主研发生产的首款透平叶片加工专机已经真正进入军工生产领域。
  众所周知,以航空发动机、燃气轮机和蒸汽轮机为代表的透平式动力机械(TurbineEngines)被称为工业的心脏,制造业皇冠上的明珠,其加工制造难度非常大。而透平叶片(TurbineBlade)则由于形状复杂,尺寸多样,材料难切削,对表面质量要求极高,故而对加工制造工艺的要求则更加苛刻。于是大约从二战以后开始,一类专门从事透平叶片加工的特种设备开始出现,这就是透平叶片加工专机。
  为了满足透平叶片加工的苛刻要求,透平叶片加工专机一般都要求同时具备大功率、大扭矩、高转速、高给进速度和高稳定、高精度的特性,而大功率、大扭矩、高转速和高给进速度的强力切削往往和高稳定、高精度的要求是背道而驰的,因此透平叶片加工专机对核心关键零器件的性能提出了极高的要求,并且必须采取一些特殊设计。如此类设备一般都采用斜床身设计,目的是为了降低Y轴运动组件的重心,提高整机加工过程中的稳定性;又如为了满足大尺寸叶片的加工需求,此类设备都有两个可同步旋转的工件主轴,工件的根部和尖端分别通过两套夹具装夹在两根工件主轴上,以提供强力切削所需的大扭矩,提高加工效率。此外,为了能够高效加工形状复杂的叶片,此类设备的数控系统都嵌入了带有专用多轴联动和刀路规划算法的优化模块,这些算法也是相关厂家的核心机密。
  由于透平叶片加工专机研发和生产的技术门槛极高,因此长期以来,该设备的研发和生产都被垄断在屈指可数的几个欧洲高端机床企业手里,如意大利的帕尔帕斯(Parpas),瑞士的斯达拉格(Starrag)和GF加工方案旗下的里希蒂(Liechti)等。其中斯达拉格是这个领域绝对的霸主,其地位绝不亚于荷兰ASML在高端光刻机领域的地位,包括美国F-119、F-135、F-414和LeapX,英国EJ-200和湍达系列等先进航空发动机的核心和关键零部件的生产制造全部采用斯达拉格的透平叶片和整体叶盘(Blisk)加工专机;我国的两机专项也得到了斯达拉格方面的大力支持,其为我国专门定制的柔性制造系统(FMS)已经开始服务于我国先进航空发动机和先进燃气轮机的制造。

责任编辑:苏鹏宇

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