機床工具產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎器谦，是裝備制造業(yè)發(fā)展的重中之重咆下。以航空制造業(yè)為代表的高新技術(shù)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)展氢拥，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蚌铜，對裝備制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式都將產(chǎn)生深遠影響。

一嫩海、航空制造技術(shù)分析

1. 航空產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)特點

現(xiàn)代飛機為滿足高速冬殃、高機動、高負載和遠航程等性能要求出革，大量地采用新技術(shù)造壮、新結(jié)構(gòu)、新材料骂束，其零件越來越向尺寸大型化耳璧、型面復雜化、結(jié)構(gòu)輕量化展箱、材料多元化和制造精密化發(fā)展旨枯。如飛機機身結(jié)構(gòu)件的典型零件梁蹬昌、框、肋攀隔、壁板皂贩、桁條以及航空發(fā)動機的關(guān)鍵件機匣、各類葉片和整體葉盤等嚎区，其輪廓大而形狀各異拘挡。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蝶桑，現(xiàn)代飛機都進行了輕量化設計掌社，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窄切，主要采用了整體毛坯件和薄壁整體框架結(jié)構(gòu)簇茉，零件材料除了大量采用鋁合金外，還廣泛采用鈦合金炫胡、耐高溫合金哈寂、高強度鋼、復合材料和工程陶瓷等難加工材料狗城。

2. 航空產(chǎn)品零件的工藝特點

（1）各類零件規(guī)格尺寸和結(jié)構(gòu)相差懸殊佑茴，機床工具等工藝裝備通用性不高。如加工機身結(jié)構(gòu)件需要采用高剛性的高效蚊楞、大型广料、高速機床，加工發(fā)動機關(guān)鍵件需要采用精度及柔性高的精密機床幼驶，加工機載設備零件的需要采用多功能的復合機床。

（2）現(xiàn)代航空制造業(yè)所面臨的通常都是多品種韧衣、小批量盅藻、短生產(chǎn)周期的生產(chǎn)任務，因此要求工藝系統(tǒng)有較高的響應速度畅铭。

（3）產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)復雜氏淑，加工難度大。零件的外形涉及機身外形硕噩、機翼外形假残、翼身融合區(qū)等，多數(shù)零件與飛機的氣動外形相關(guān)炉擅，周邊輪廓與其他零件還有復雜的裝配協(xié)調(diào)關(guān)系辉懒。

（4）零件切削加工量大。由于越來越多的采用整體結(jié)構(gòu)設計谍失，使得需要切削加工的零件數(shù)量大幅增加眶俩，而且大部分零件在切削過程中材料去除量非常大琢播，部分飛機結(jié)構(gòu)件的材料去除率達90%以上。

（5）薄壁荠补、易產(chǎn)生加工變形茄颈。存在大量的薄壁、深腔結(jié)構(gòu)宁线，為典型的弱剛性結(jié)構(gòu)去柿。

（6）加工精度高。由于要實現(xiàn)無余量裝配僻一，對工藝分離面的對縫幅裳、間隙等要求十分嚴格，零件制造精度要求高曼舟。

（7）刀具及切削參數(shù)選用困難扒哩。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)庫的支持嗤积，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(shù)的一個難點虱怖。

3.航空制造技術(shù)現(xiàn)狀

在國際轉(zhuǎn)包生產(chǎn)和國內(nèi)型號工程的拉動下，經(jīng)過航空制造業(yè)界的不懈努力夯秃，我國飛機制造技術(shù)水平座咆、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(shù)瓶頸也取得重大突破仓洼，數(shù)控加工機床在行業(yè)內(nèi)也基本得到普及介陶，已初步具備了研制大飛機的技術(shù)條件。

目前色建，我國航空制造技術(shù)雖然取得了長足的進步哺呜，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(shù)的應用水平整體不高箕戳，與優(yōu)質(zhì)高效的加工要求相去甚遠某残；對新型機床的性能及其加工技術(shù)掌握不夠；部分關(guān)鍵零件的工藝還依賴于個人的經(jīng)驗陵吸，工藝能力普遍不足玻墅；切削工具的制造、管理和配套水平低壮虫，刀具及其切削參數(shù)的選用缺少科學依據(jù)澳厢，制造成本居高不下；航空制造數(shù)據(jù)庫還沒有系統(tǒng)的建立起來囚似，各先進制造單元大多數(shù)還處于獨立運行狀態(tài)姊康，集成度差，未能形成先進制造技術(shù)的綜合實力。

4.航空制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

（1）實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字化管理是發(fā)展的核心希镶。包括數(shù)字化樣機擂益、數(shù)字化設計、數(shù)字化加工欲返、數(shù)字化裝配翻妆、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欧纬。

（2）新型復合材料的應用比例越來越大践拐。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)代飛機上祭啸，給機床及刀具工業(yè)提出了新的要求鹿逞。

（3）航空整體結(jié)構(gòu)件將取代傳統(tǒng)的“多件連接”的結(jié)構(gòu)形式，復雜形狀構(gòu)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(jié)構(gòu)件發(fā)展的必然趨勢俐逛。

（4）數(shù)控復合加工技術(shù)是提高加工效率乙淡、增加裝備柔性、保證產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段桑嘶，必將成為航空制造業(yè)主要采用的零件加工技術(shù)炊汹。

（5）高速、高效的切削加工技術(shù)需求強烈逃顶，發(fā)展迅速讨便，推廣應用的前景廣闊。

（6）為減少切削量和實現(xiàn)無余量裝配以政，成形技術(shù)和加工技術(shù)日趨精密化霸褒。

（7）虛擬制造和網(wǎng)絡加工技術(shù)將廣泛應用。以仿真技術(shù)為基礎的虛擬制造技術(shù)能夠大幅縮短產(chǎn)品的研制周期盈蛮，提高產(chǎn)品合格率废菱。而基于網(wǎng)絡的加工技術(shù)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)同設計和異地制造抖誉。

二昙啄、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寸五，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)展機遇聘楞。

1. 航空產(chǎn)品零件的制造對機床工具的需求

航空制造業(yè)需機械加工的典型零件主要有機身結(jié)構(gòu)件涉爆、發(fā)動機關(guān)鍵件、起落架零件及機載產(chǎn)品零件等虑涣。由于它們的結(jié)構(gòu)和性能要求各異层阎，對機床工具的需求也各有側(cè)重。

（1）飛機機身結(jié)構(gòu)件：主要有梁、框轰弥、肋冤兄、壁板等零件，此類零件大多為鋁合金或鈦合金材料杀铆，一般外形輪廓尺寸都很大沮汇，屬薄壁多腔的整體框架結(jié)構(gòu)，機械切削去除量大抚袁，表面質(zhì)量要求高嬉咐。因此，類零件需要大型多尺、重型機床裝備绕睹，要求工作臺承重10t以上，有效行程在15m以上的高剛性機床憨琳。如數(shù)控龍門鏜銑床诫钓、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)動龍門加工中心等篙螟。由于機械切削量大菌湃，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闲擦，如多主軸的大型組合式復合加工中心等慢味。

（2）飛機發(fā)動機關(guān)鍵零部件：包括壓氣機、燃燒室墅冷、渦輪等纯路。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(jié)構(gòu)寞忿，剛性差驰唬，精度高，型面復雜腔彰，加工難度大叫编。加工此類零件需要大、中型多功能侄俐、高精度數(shù)控機床那赘，要求設備具有較高的柔性，優(yōu)良的數(shù)控系統(tǒng)呆埃，在線測量功能強大朦我，工位多，刀具庫容量大视片，如大型精密數(shù)控立式車削中心袜娇，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。

（3）飛機起落架：一般采用高強度鋼的鍛造毛坯經(jīng)機械加工而成输跑。鍛造起落架的毛坯需要萬噸級壓力機桂葛，毛坯的加工需要中、大型數(shù)控落地鏜銑床营将、五軸聯(lián)動龍門加工中心等設備秀裂。

（4）機載產(chǎn)品：零件種類繁多，結(jié)構(gòu)復雜找田，材料多樣歌憨，性能各異。加工此類零件需要中墩衙、小型高精度的多功能數(shù)控復合機床及高速數(shù)控銑床务嫡，如高精度的立、臥式加工中心及高精度的車漆改、銑心铃、磨復合加工中心等機床設備。

2. 大飛機項目對機床工具業(yè)的影響

航空工業(yè)一直是引領機床工具發(fā)展的主要行業(yè)挫剑，也是機床工具的消費大戶去扣。大飛機項目的實施，對我國機床工具行業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)樊破，也為這個行業(yè)帶來發(fā)展的新機遇愉棱。

（1）提供機遇：大飛機是我國的新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)，涉及到國民經(jīng)濟的多個行業(yè)哲戚，許多技術(shù)領域我國傳統(tǒng)機床制造行業(yè)尚沒有涉足奔滑，關(guān)鍵零件的制造無論是在技術(shù)上還是在裝備上都面臨著挑戰(zhàn)。加上大飛機因其在安全性顺少、經(jīng)濟性迈壤、環(huán)保性、舒適性和適航性等方面均有其特殊的要求和標準磕裂，原有的制造設備將不能夠滿足其零件的加工技術(shù)要求趟雄，使得大飛機的制造設備有了更新?lián)Q代的需求，這些對機床工具業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)創(chuàng)新帶來了難得的機遇印姑，必將促進我國機床工具業(yè)的跨越式發(fā)展窖夸。

（2）設備升級：雖然我國已成功研制了支線飛機，但與大飛機相比狮贪，其制造裝備還不能滿足大飛機對超重型和重型零件的復雜蔑来、高效、復合加工的需求献鬼。各航空制造企業(yè)都面臨著大型加工設備的升級選擇。

（3）對材料的需求：大飛機因自身性能的要求，必將采用大量的新材料和復合材料许夺，對材料成形裝備表牲、加工設備、切削刀具都提供了難得的發(fā)展機遇扼褪。

（4）對高速高效機床的需求：大飛機因其在安全性和有效載荷方面的突出要求想幻，零組件大量采取了輕量化的整體結(jié)構(gòu)設計方法，零件的壁厚越來越薄话浇，在加工中為避免產(chǎn)生切削變形和提高加工效率脏毯，采用高速銑削加工技術(shù)已是必然的發(fā)展趨勢，對高速數(shù)控機床的需求量將越來越大幔崖，必將引領國產(chǎn)高速食店、高效機床的發(fā)展。

（5）帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展：航空制造業(yè)與機械赏寇、電子吉嫩、材料、冶金嗅定、儀器儀表和化工等工業(yè)行業(yè)密切相關(guān)自娩，大飛機的研制也將引發(fā)關(guān)聯(lián)行業(yè)發(fā)展，使相關(guān)行業(yè)對機床工具的需求旺盛渠退，為機床行業(yè)市場拓展帶來新的契機忙迁。

（6）促進高端國產(chǎn)機床發(fā)展：目前，我國航空制造業(yè)中加工飛機關(guān)鍵件的機床設備主要還是依賴于進口论艰，而研制大飛機所需的部分高性能機床裝備屬于難以從國外進口或者國外不向我國出口的產(chǎn)品吠败，因此大飛機項目必將促進我國高端機床的國產(chǎn)化技術(shù)水平的提高。

（7）設備需更新?lián)Q代：我國航空制造業(yè)中裝備的數(shù)控機床大部分是在“九五”期間通過重點型號的技改投入而引進的乍询，至今已使用了十余年铅惋，設備老化現(xiàn)象嚴重，其功能及精度已不能滿足制造大飛機的需要椰锹，普遍存在機床工具更新?lián)Q代的需求泪滥。

三、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)展需求啰蹲，給機床工具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向园凫。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)對制造裝備的需求懒竖，更好地服務于航空航天工業(yè)是機床工具企業(yè)必須解決的問題十碗。

（1）機床制造業(yè)要力爭通過承擔國家科技重大專項，瞄準世界先進水平舅洋，引進先進技術(shù)和專業(yè)人才汉惫，推動數(shù)控機床行業(yè)的技術(shù)升級和產(chǎn)品換代培愁，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。

（2）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缓窜，加強數(shù)控機床基礎理論研究和應用研究定续，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)控金切機床禾锤、重型數(shù)控金切機床私股、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恩掷。

（3）大力發(fā)展多功能的復合機床倡鲸。雖然目前有的加工中心已實現(xiàn)能將車、銑黄娘、鏜峭状、磨、拋光等多種機加工工序復合在一臺機床上寸宏，但這仍不能完全滿足未來航空關(guān)鍵零件的加工宁炫。而將機械加工與激光、電氮凝、化學羔巢、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)展應用前景黎蠢。

（4）協(xié)調(diào)機床主機與數(shù)控系統(tǒng)霹早、功能部件、切削刀具和測量裝備的平衡發(fā)展岔歼，完善產(chǎn)品功能秋贤，提高關(guān)鍵配套設備自主開發(fā)和制造能力。

（5）深入進行用戶的加工工藝研究帘既，開發(fā)成套的機床裝備和工藝技術(shù)爬喝。裝備服務于工藝，工藝是裝備的目的顷敞，為實現(xiàn)工藝與裝備的緊密融合程鸵，機床企業(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)蒜吱，準確地為產(chǎn)品進行市場定位频僵，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诚凰，也提供工藝技術(shù)上的整體解決方案嫌术，以提升企業(yè)和產(chǎn)品的競爭力。

（6）重視系統(tǒng)設計牌借，融入信息技術(shù)度气，推行數(shù)字化制造割按，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。

（7）在機床裝備研發(fā)技術(shù)路線上磷籍，堅持以數(shù)字化為主體哲虾，以集成化為手段，以復合化為特色择示，以高速化、精密化和綠色化為目標晒旅，突出自動化栅盲、網(wǎng)絡化，并最終實現(xiàn)智能化废恋。

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