由秦川机床工具集团股份公司牵头承担的“五轴联动叶片数控磨床 ”课题目前已通过任务验收。
由中国机床工具工业协会邵钦作担任组长的9名专家组成员,在用户现场沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司对该课题进行了验收。作为课题参与单位,北京航空航天大学、中国南方航空工业(集团)有限公司、东方汽轮机有限公司和沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司分别汇报了任务完成情况,沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司作为用户,详细介绍了产品的应用和试验验证情况。
该课题研制出QMK50A和QMK100共两款、3台五轴联动叶片数控磨床,主要用于满足航空发动机和汽轮机叶片的精密磨削加工。在此过程中,研制出机床性能测试试验平台、5万~10万r/min高速主轴测试试验平台、500~1000Nm大扭矩直驱转台测试试验平台、CBN砂轮制造修整试验平台、叶片柔性支撑装置试验平台、在线测量技术试验平台、叶片材料磨削参数优化试验平台和叶片磨削工艺试验平台等8个机床性能测试试验平台和试验研究平台;开展了高精度五轴联动叶片数控磨床设计与制造技术、机床误差补偿技术、机床可靠性和精度保持性研究、高速主轴分析设计技术、精密大扭矩直驱转台设计技术、在线测量与误差补偿技术、叶片/叶轮自由型面宽行磨削技术、CBN砂轮设计与修整技术、法向支撑的叶片柔性夹具设计技术、复杂曲面的自适应加工技术和叶片变形综合控制技术等11项关键技术研究;开发了叶片磨削参数优化软件、叶片宽行磨削编程系统和叶片在线测量与误差补偿等3个软件(系统)。课题申请发明专利8项,实用新型专利5项;发表论文20篇,制定技术标准2项,建立叶片磨削加工应用基地3个。研制的3台样机于2013年5月通过了中国机床产品质量监督检测中心的检验,QMK50A和QMK100已分别在用户单位——沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司和秦川机床集团公司齿轮厂被用于零件加工,加工零件通过了用户验收。
该课题研制的QMK50A和QMK100五轴联动叶片数控磨床,一次装夹即可完成对叶片的叶身、前后缘和叶根的磨削加工。专用柔性支撑系统的开发,有效减小了叶片的装夹变形和加工变形。两款样机的主轴最高转速、直线轴和旋转轴的定位误差和重复定位误差均达到并优于任务合同书规定的指标。通过叶片、叶轮的磨削加工示范应用,证明了课题研究成果完全能够满足精密叶轮叶片的磨削加工,从而在国内首次实现了航空发动机叶片的硬砂轮五轴联动精密磨削加工,表明我国首次成功研制出五轴联动叶片数控磨床。
该课题研究成果,将为我国新型航空发动机的研制提供技术支持,也将推动我国五轴联动高档数控机床和叶片精密加工工艺进一步向着自主化的方向发展。
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