機(jī)床工具行業(yè)亟待升級

“我國航空航天工業(yè)的快速發(fā)展推動了相關(guān)行業(yè)如機(jī)床行業(yè)的發(fā)展，另一方面，它的許多零部件最終要依賴機(jī)床的加工來實現(xiàn)，兩者之間相輔相成。”近日在京舉行的國際機(jī)床工業(yè)展覽會，恰逢神九遨游太空，與會專家在一場針對航空航天工業(yè)的論壇上發(fā)出呼吁，作為裝備制造業(yè)的“工作母機(jī)”，機(jī)床工具行業(yè)擔(dān)負(fù)著提供優(yōu)良裝備的使命，國家要加強(qiáng)引導(dǎo)，企業(yè)也要去積極響應(yīng)。

數(shù)字化制造需求迫切

“世界上第一臺數(shù)控機(jī)床就是為生產(chǎn)飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓而設(shè)計生產(chǎn)的，這是制造業(yè)發(fā)展過程的一個革命性突破，標(biāo)志著制造業(yè)領(lǐng)域中數(shù)控化加工時代的開始。”小巨人機(jī)床有限公司總工程師黃建文認(rèn)為，數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它的發(fā)明對于制造業(yè)特別是航空航天行業(yè)的發(fā)展，具有劃時代的意義。

北京航空制造工程研究所數(shù)字化制造與柔性裝配技術(shù)研究室主任劉華東認(rèn)為，航空工業(yè)對數(shù)控機(jī)床的需求趨勢目前處于上升階段，未來的飛機(jī)，特別是新型戰(zhàn)機(jī)的制造，都要求以零件的精確制造為支撐，實行無余量裝配，對工藝分離面的對縫、間隙等要求將更加嚴(yán)格，這些都需要大量使用數(shù)控機(jī)床。而一些新材料(如復(fù)合材料等)的應(yīng)用，也對數(shù)控機(jī)床提出了新的、更高的要求。

據(jù)悉，航空航天工業(yè)產(chǎn)品零件的特點是耐高溫、高強(qiáng)度、難加工，同時合金材料和復(fù)合材料多、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件多、工藝要求高。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。

而飛機(jī)發(fā)動機(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)動加工中心及多軸數(shù)控龍門銑，另外還需針對發(fā)動機(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。

信息技術(shù)孤島必須連結(jié)

航空信息化專家馮子明認(rèn)為，國內(nèi)除結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工技術(shù)和裝備形成數(shù)字化制造能力外，鈑金成形、復(fù)材構(gòu)件制造、飛機(jī)裝配等數(shù)字化制造技術(shù)和相應(yīng)的制造裝備均不完善，精準(zhǔn)化成形、自動鋪放、柔性裝配及自動鉆鉚等技術(shù)正處于應(yīng)用研究階段，尚未形成穩(wěn)定的批生產(chǎn)能力。更為關(guān)鍵的是，數(shù)字化制造技術(shù)與質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)展不平衡。目前飛機(jī)質(zhì)量控制方法落后于制造技術(shù)發(fā)展，人員隊伍素質(zhì)和能力與當(dāng)前數(shù)字化制造技術(shù)深入應(yīng)用不匹配。檢測手段不夠先進(jìn)，除數(shù)控加工的結(jié)構(gòu)件采用數(shù)控測量機(jī)檢測外，其他零件和裝配件基本上仍依賴于工裝進(jìn)行手工檢測，精度和準(zhǔn)確度難以滿足客戶要求。

針對這種現(xiàn)狀，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，除了要大力發(fā)展多功能的復(fù)合機(jī)床，還應(yīng)該協(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)和制造能力也是刻不容緩。裝備服務(wù)于工藝，為實現(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，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。

“為了管理龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，航空制造業(yè)借助日益發(fā)達(dá)的計算機(jī)軟、硬件技術(shù)，能解決設(shè)計和管理方面的問題，但是在零件加工制造的過程中卻遇到了瓶頸——分散在全國乃至全世界的加工設(shè)備無法融入到網(wǎng)絡(luò)中，零件制造過程中的相關(guān)信息也無法反饋到網(wǎng)絡(luò)中，使得每個制造企業(yè)的設(shè)備成為一個個信息孤島，阻礙了數(shù)字化技術(shù)在航空航天行業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用。”黃建文表示，由于航空航天零部件的制造工藝過程非常復(fù)雜，如何管理和運行變得非常棘手，長久以來，數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用多停留在由計算機(jī)向機(jī)床傳輸程序、機(jī)床參數(shù)和加工參數(shù)等原始的應(yīng)用內(nèi)容上，顯然這樣的數(shù)控機(jī)床很難跟上時代的步伐，無法適應(yīng)當(dāng)今智能化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化的需要。“因此，數(shù)字化制造就顯得非常必要。最初的數(shù)字化制造主要用于產(chǎn)品的設(shè)計，后來逐步向工藝、編程、虛擬加工、刀具準(zhǔn)備、生產(chǎn)計劃和過程監(jiān)控等方向發(fā)展，目前新一代具有人機(jī)對話式編程方式的智能化、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)是一大發(fā)展方向。”