國產數控機床優秀合作項目——N850精密數控電火花成形機床

文 北京市電加工研究所

2011年4月12日，由國家發改委、工信部、能源局和國防工業局聯合主辦的“軍工行業與能源裝備領域國產數控機床應用座談會”在北京隆重召開。大會表彰了“國產數控機床優秀合作項目”。北京市電加工研究所與西安航空動力股份有限公司合作項目“N850精密數控電火花成形機床”喜獲殊榮。此次全國共有10個項目獲此殊榮。

我所研制生產的“N850精密數控電火花成形機床”是在國家高檔數控機床與基礎制造裝備科技重大專項的大力支持下完成的，其功能和加工工藝指標代表著國內特種加工行業的先進水平，并已在用戶單位西安航空動力股份有限公司關鍵零部件的工藝攻關中得到了充分驗證和使用。

2011年是“十二五”的開局之年?！笆濉笔俏覈I化進程的重要時期。工業轉型升級對裝備制造業提出了新要求。裝備制造業與軍工和能源行業的關系極為密切，是軍工和能源行業技術進步和產業升級的重要保障。面對新形勢新任務，我們將繼續以攻克國家重大、重點任務及國防建設急需的共性技術為己任，堅持自主創新和科技進步，提升行業整體技術水平，為我國經濟平穩較快發展作出貢獻。

本課題完成了AA50、N850、B50等規格的五軸聯動精密數控電火花成形機床的設計、制造、整機集成與聯調，其各項參數和功能完全達到了研制目標；完成了ATC系統的控制流程，整體電氣及結構設計與樣機裝配，建立完善了器件的篩選標準；針對鈦合金、耐熱合金等難加工材料，研制了電火花加工高效、精微脈沖電源；完成了典型復雜零件五軸聯動電火花加工CAD/CAM軟件包設計及實用性考核，實現了無負載運行穩定；建立了多軸聯動數控電火花成形加工機床的檢驗、裝配制造生產線。

本課題主要的創新點為：

1）基于Linux的開放式五軸聯動實時數控系統實現復雜空間曲面的電火花加工；

2）五軸聯動數控系統的抗干擾與可靠性技術；

3）精密電火花加工電源，實現了耐熱合金與鈦合金等特殊材料的高效高質量加工；

4）國產化高精度數控轉軸A、C軸；

5）應用人工智能技術的鈦合金與高溫耐熱合金等特殊材料的電火花加工工藝及數據庫；

6）克服電容效應實現精密電火花加工，獲得電火花加工的高表面質量；

7）復雜成形工具電極檢測、預調與快速更換技術及系統；

8）五軸聯動電火花加工CAD/CAM系統實現復雜結構加工的參數化。

依托本課題，已申請國家發明專利3項、外觀造型專利1項，其中2項已獲得授權；取得軟件著作權3項；在國內外期刊雜志發表論文10余篇，主持制定了行業強制標準“電火花成形機床用自動滅火器 技術條件”，參與制定了國家標準“電火花加工機床電磁兼容性試驗規范”。課題成果“精密與微細電加工技術基礎研究”獲得2010年黑龍江省自然科學二等獎。研制的N850五軸五聯動精密數控電火花成形機床榮獲中國數控機床CCMT2010春燕獎。

本項目所研制的五軸聯動精密數控電火花加工設備基于國內自主技術開發研制，具有針對性強、可拓展性好、價格相比國外要低和不受國外技術限制等特點；裝備于國防制造企業，容易形成國防科技工業加工關鍵件的批生產能力，對我國新一代運載火箭、新型先進武器裝備的批量生產起到關鍵的推動作用。同時，該產品也可應用于船舶、核技術、兵器以及汽車、輕工、生物工程、石油鉆探等行業難加工材料、復雜型面類零件的加工。隨著國民經濟的發展，對高端產品的需求量將大幅度提高。五軸聯動數控電火花加工設備將以質優價廉、通用拓展性強等特點為國民經濟各行業的發展作出貢獻。

本項目所研制的五軸聯動精密數控電火花加工設備已成功應用在多家航空航天單位，為這些單位解決了加工工藝難題，同時創造了巨大的經濟效益，得到用戶的一致認可和好評。

目前，五軸聯動的數控電火花加工機床已被多個發達國家列為關鍵裝備，限制向我國出口，嚴重地制約了我國新一代運載火箭和武器裝備等的發展。本項目的研究目標直接針對我國航天航空領域的特種材料、復雜型面關鍵零件的制造，實現高檔數控機床與基礎裝備的國產化與工程實用化，大大提升了我國電加工行業的核心競爭力與可持續發展能力，為提高我國航天航空及其他領域復雜形面、特殊材料關鍵零部件的制造水平和批產能力奠定了堅實的基礎。