
在航空发动机的“心脏”之内有一个部件,它看似平凡,可实际上却极为重要,那就是——涡轮盘榫槽。
它就好像是发动机的“骨骼连接点”,直接影响着叶片的位置和方向,关乎发动机的使用寿命和安全可靠性。
不过对于这个关键部件的加工设备——榫槽数控拉床 ,长久以来一直都是被国外高端精密机床所垄断,它也成为了制约我国航空工业发展的“卡脖子”技术之一。
一家来自浙江缙云县壶镇的民营机床企业——浙江畅尔智能装备股份有限公司,在这片技术荒漠当中,竟然开辟了一条自主创新之路。他们用十年的执着,居然攻克了这一世界公认的技术难题。
十年坚守,破解"卡脖子"之困
2008年,当大多数企业还在追逐低成本制造的红利时,畅尔装备已经开始着手研制面向航空发动机轮盘榫槽加工的高速数控拉床。
这是一条充满荆棘的道路——涡轮盘榫槽加工精度要求极高,一个直径800毫米的涡轮盘上均匀分布着147个榫槽,每个榫槽夹角仅为2.44度,两个榫槽之间的角度误差不能超过一根头发丝的十分之一。
畅尔研发中心总工程师刘中华带领团队,历经十年科研攻关,在2018年终于开发出第一代四轴榫槽数控拉床,打破了国际垄断和技术封锁。这台设备交付给无锡航亚科技后,成功完成了多款飞机发动机涡轮盘榫槽的加工。
但畅尔团队并未止步于此。刘中华那时表明,“今后畅尔团队还会去研发下一代机床,并且争取在这三年之内能够追上德国的同类产品。”他们针对与国际同类产品存在的差距,迅速进行技术升级。
不到三年,在2020年8月,畅尔就研制出第二代五轴榫槽数控卧式侧拉床,并完成了某军用飞机发动机涡轮盘榫槽的试验拉削,机床各项性能指标符合设计要求。
技术难点与创新突破
涡轮盘榫槽加工的难度在于,其结构形状较为复杂,精度要求颇高;材料难以进行切削。
畅尔团队针对这些难点,开发出了三大核心技术:
1、多刀具、多工位、多参数复合加工工艺:研制了集粗拉、半精拉和精拉等多次拉削于一身的专用拉削刀具和刀盒。这一技术使得加工效率大幅提升,这个时候保证了加工精度。
2、C形摇篮机构与精确定位技术:为满足不同工件的P点、锥角、榫槽倾角的空间位置变化调整,开发了集成4个数控轴的C形摇篮机构、精确送退料驱动和P点调整机构,从而实现榫槽的精确定位。
3、刀具快速定位与夹紧技术:开发了多点式刀具快速定位和夹紧技术,以及拉刀刀盒精准配送、就位技术,实现拉床多把拉削刀具及刀盒的高水平重复定位和高效配送,满足快速、无人化加工需求。
这台五轴数控拉床,最大切削力达250kN,重量近110吨,设备占地84平方米。2021年3月,该设备在客户现场进行了小批量试生产,在46小时内完成了某型号航空发动机8个压气机盘的连续加工,加工过程中机床运行稳定,加工的8个压气机盘各项指标全部合格,获得"稳定、高效、高精度"的评价。
国产替代的经济与战略价值
长期以来,我国这类拉床,一直依赖从德国进口,比如说霍夫曼的机床,其单价四五千万元,最贵的竟然高达上亿元一台。畅尔的突破,不但打破了国外的垄断,而且大幅降低了成本,这样的话为国内航空发动机制造企业节省了大量的外汇支出。
更重要的是,畅尔的技术实现突破,这为我国航空发动机制造能够实现自主可控,给予了关键的支撑。航空发动机,被称作“现代工业皇冠之上的明珠”,它是衡量一个国家工业水平以及综合国力的重要标识。
畅尔的五轴数控卧式侧拉床,已经成功地应用于国内诸多航空发动机制造企业,为我国航空装备制造业朝着高质量方向发展,提供了强有力的支撑。
畅尔的成长与未来愿景
从一家县级民营企业成长为国家高新技术企业、国家专精特新"小巨人"企业、浙江省"隐形冠军"企业——畅尔的发展历程是中国制造业转型升级的缩影。
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畅尔不仅在航空领域取得了突破,而且在汽车、家电等领域也将技术进行了延伸。在汽车领域,畅尔的设备已经替代了德国的设备,为宝马、奔驰、奥迪等高端汽车制造制动钳。这一成就,其实证明了中国企业,完全有能力在高端装备制造领域,与国际巨头同台竞技。
未来我所担忧的是,中国高端装备制造业在核心技术自主创新这个方面,其持续投入能否得到保障呢?其实这关乎着国家产业的长远发展,毕竟核心技术是国之重器,一旦缺失,后果不堪设想。
技术创新,需要长期去积累,而且需要企业家具备战略眼光,同时还需要他们坚持不懈地去努力。
希望有更多像畅尔这样的企业,能够在“卡脖子”技术领域,勇于去攀登,为中国从制造大国向制造强国的转变,贡献出自己的力量。
只有掌握了核心技术,我们才能够在日益复杂的国际竞争环境里,赢得主动权。