機床工具產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎，是裝備制造業(yè)發(fā)展的重中之重。以航空制造業(yè)為代表的高新技術產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，勢必帶動和促進裝備制造業(yè)的發(fā)展，為機床工具行業(yè)市場開拓帶來了新的契機和巨大的商機，對裝備制造業(yè)的產(chǎn)品結構和生產(chǎn)方式都將產(chǎn)生深遠影響。
在重點工程的支持和市場需求的拉動下，我國航空工業(yè)獲得了長足的進步，取得了一系列的自主創(chuàng)新成果， 新型先進戰(zhàn)機已成為我國軍隊裝備的主力，ARJ21、“新舟”60、“新舟”600、“新舟”700等民用飛機的研發(fā)制造也取得了重大進展，這些成果為我國航空工業(yè)的跨越式發(fā)展奠定了堅實的基礎。
航空制造技術分析
航空產(chǎn)品零件的結構特點：現(xiàn)代飛機為滿足高速、高機動、高負載和遠航程等性能要求，大量地采用新技術、新結構、新材料，其零件越來越向尺寸大型化、型面復雜化、結構輕量化、材料多元化和制造精密化發(fā)展。如飛機機身結構件的典型零件梁、框、肋、壁板、桁條以及航空發(fā)動機的關鍵件機匣、各類葉片和整體葉盤等，其輪廓大而形狀各異。為了減輕飛機的重量，增加飛機的機動性及有效載荷和航程，現(xiàn)代飛機都進行了輕量化設計，廣泛采用高強度的新型輕質(zhì)材料。而為了提高零件的強度和可靠性，主要采用了整體毛坯件和薄壁整體框架結構，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、高強度鋼、復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：各類零件規(guī)格尺寸和結構相差懸殊，機床工具等工藝裝備通用性不高。如加工機身結構件需要采用高剛性的高效、大型、高速機床，加工發(fā)動機關鍵件需要采用精度及柔性高的精密機床，加工機載設備零件的需要采用多功能的復合機床；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，因此要求工藝系統(tǒng)有較高的響應速度；產(chǎn)品零件結構復雜，加工難度大。零件的外形涉及機身外形、機翼外形、翼身融合區(qū)等， 多數(shù)零件與飛機的氣動外形相關，周邊輪廓與其他零件還有復雜的裝配協(xié)調(diào)關系；零件切削加工量大。由于越來越多地采用整體結構設計，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，部分飛機結構件的材料去除率達90%以上；薄壁易產(chǎn)生加工變形。飛機存在大量的薄壁、深腔結構， 為典型的弱剛性結構，加工精度高。由于要實現(xiàn)無余量裝配，對工藝分離面的對縫、間隙等要求十分嚴格，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選用加工參數(shù)成為工藝技術的一個難點。
航空制造技術現(xiàn)狀：經(jīng)過航空制造業(yè)界的不懈努力，我國飛機制造技術水平、加工質(zhì)量逐年穩(wěn)步提高，航空發(fā)動機研發(fā)和制造的技術瓶頸也取得重大突破，數(shù)控加工機床在行業(yè)內(nèi)也基本得到普及。
目前，我國航空制造技術雖然取得了長足的進步，但與國外發(fā)達國家相比還是存在較大的差距。主要表現(xiàn)在數(shù)控加工技術的應用水平整體不高， 與優(yōu)質(zhì)高效的加工要求相去甚遠；對新型機床的性能及其加工技術掌握不夠；部分關鍵零件的工藝還依賴于個人的經(jīng)驗，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，各先進制造單元大多數(shù)還處于獨立運行狀態(tài)，集成度差，未能形成先進制造技術的綜合實力。
航空制造技術的發(fā)展趨勢：實現(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、數(shù)字化設計、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，最終達到完全實現(xiàn)產(chǎn)品在各個階段的信息集成與共享；新型復合材料的應用比例越來越大。以碳纖維為代表的陶瓷基、樹脂基及高溫復合材料將不斷地開發(fā)出來并應用于現(xiàn)代飛機上，給機床及刀具工業(yè)提出了新的要求；航空整體結構件將取代傳統(tǒng)的“多件連接”的結構形式，復雜形狀構件的整體精密成形和“鍛造+切削加工”的生產(chǎn)方式將成為航空結構件發(fā)展的必然趨勢；數(shù)控復合加工技術是提高加工效率、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；高速、高效的切削加工技術需求強烈，發(fā)展迅速，推廣應用的前景廣闊；為減少切削量和實現(xiàn)無余量裝配，成形技術和加工技術日趨精密化；虛擬制造和網(wǎng)絡加工技術將廣泛應用。以仿真技術為基礎的虛擬制造技術能夠大幅縮短產(chǎn)品的研制周期， 提高產(chǎn)品合格率。而基于網(wǎng)絡的加工技術可以組建產(chǎn)品級的動態(tài)企業(yè)聯(lián)盟， 從而實現(xiàn)協(xié)同設計和異地制造。
航空制造業(yè)對機床工具的需求
隨著我國航空工業(yè)的快速發(fā)展， 對數(shù)控機床的需求正處于上升階段， 尤其是研制大飛機必將吸納大量的高品質(zhì)的機床工具為其服務，對機床工具行業(yè)的發(fā)展提出了挑戰(zhàn)的同時也提供了難得的發(fā)展機遇。
航空制造業(yè)需機械加工的典型零件主要有機身結構件、發(fā)動機關鍵件、起落架零件及機載產(chǎn)品零件等。由于它們的結構和性能要求各異，對機床工具的需求也各有側重。
飛機機身結構件主要有梁、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構， 機械切削去除量大，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)動龍門加工中心等。由于機械切削量大，對能實現(xiàn)柔性、復合加工的大功率數(shù)控高速切削機床需求尤為迫切，如多主軸的大型組合式復合加工中心等。
飛機發(fā)動機關鍵零部件有壓氣機、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合材料，一般為異型環(huán)狀結構，剛性差、精度高、型面復雜、加工難度大。加工此類零件需要大、中型多功能、高精度數(shù)控機床， 要求設備具有較高的柔性、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)動機葉輪開發(fā)高性能葉輪加工專用機床。
飛機起落架一般采用高強度鋼的鍛造毛坯經(jīng)機械加工而成。鍛造起落架的毛坯需要萬噸級壓力機， 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備。
機載產(chǎn)品零件種類繁多、結構復雜、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)控復合機床及高速數(shù)控銑床， 如高精度的立、臥式加工中心及高精度的車、銑、磨復合加工中心等機床設備。
機床工具服務于航空航天制造業(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，如何滿足航空航天工業(yè)對制造裝備的需求，更好地服務于航空航天工業(yè)是機床工具企業(yè)必須解決的問題。
機床制造業(yè)要力爭通過承擔國家科技重大專項，瞄準世界先進水平，引進先進技術和專業(yè)人才，推動數(shù)控機床行業(yè)的技術升級和產(chǎn)品換代，研制可以滿足航空航天等重點領域所急需的高檔機床裝備。
要借助“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”國家科技重大專項啟動實施之機，加強數(shù)控機床基礎理論研究和應用研究， 提升機床工具自主研發(fā)和創(chuàng)新設計能力。重點開發(fā)高速精密復合數(shù)控金切機床、重型數(shù)控金切機床、大飛機制造所需的各種數(shù)控專用設備，逐漸擺脫我國高端機床依賴進口的局面。
大力發(fā)展多功能的復合機床。雖然目前有的加工中心已實現(xiàn)能將車、銑、鏜、磨、拋光等多種機加工工序復合在一臺機床上，但這仍不能完全滿足未來航空關鍵零件的加工。而將機械加工與激光、電、化學、超聲波等不同機理的加工方法進行復合，兼?zhèn)涠喾N不同工藝特點的復合加工機床在今后的航空航天制造業(yè)中將有廣闊的發(fā)展應用前景。
協(xié)調(diào)機床主機與數(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，提高關鍵配套設備自主開發(fā)和制造能力。
深入進行用戶的加工工藝研究， 開發(fā)成套的機床裝備和工藝技術。裝備服務于工藝，工藝是裝備的目的， 為實現(xiàn)工藝與裝備的緊密融合，機床企業(yè)必須了解和熟悉用戶工藝，關注用戶制造工藝技術發(fā)展的動態(tài)，準確地為產(chǎn)品進行市場定位，研發(fā)滿足用戶要求的新裝備。力爭在提供給用戶機床設備的同時，也提供工藝技術上的整體解決方案，以提升企業(yè)和產(chǎn)品的競爭力。
重視系統(tǒng)設計，融入信息技術， 推行數(shù)字化制造，大力提高機床裝備的制造工藝水平和整機的可靠性及穩(wěn)定性。在機床裝備研發(fā)技術路線上，堅持以數(shù)字化為主體，以集成化為手段， 以復合化為特色，以高速化、精密化和綠色化為目標，突出自動化、網(wǎng)絡化， 并最終實現(xiàn)智能化。
來源：中國航空報