作為《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020）》確定的16個(gè)國(guó)家科技重大專項(xiàng)之一，“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備重大專項(xiàng)”（04重大專項(xiàng)）是國(guó)產(chǎn)高端設(shè)備培育的溫床，通過(guò)“十二五”期間的實(shí)施，在國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床和技術(shù)方面取得了一系列重大突破，現(xiàn)已具備研制、生產(chǎn)支持我國(guó)飛航動(dòng)力裝置動(dòng)力所需數(shù)控裝備條件。此文以中國(guó)航天科工三院31所承擔(dān)的04重大專項(xiàng)，“國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床與技術(shù)在飛航動(dòng)力裝置發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域的綜合應(yīng)用驗(yàn)證及工藝研究應(yīng)用生產(chǎn)線”為例，向讀者詳解背后的努力。

按04重大專項(xiàng)規(guī)劃，到2020年，航空航天、船舶、汽車、發(fā)電設(shè)備制造所需要的高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備70%～80%將立足國(guó)內(nèi)。

“十二五”期間，“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”重大科技專項(xiàng)圍繞著重點(diǎn)領(lǐng)域，系統(tǒng)部署了主機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)、功能部件等多個(gè)方面的重點(diǎn)任務(wù)，在重大裝備、中高檔數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)共性技術(shù)研究方面取得一定成果，初步滿足國(guó)內(nèi)需求。

雖然部分高檔數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床也在汽車、發(fā)電設(shè)備等重點(diǎn)制造領(lǐng)域形成一定的示范應(yīng)用，但規(guī)模和示范效果還遠(yuǎn)達(dá)不到專項(xiàng)的要求；航空領(lǐng)域的應(yīng)用示范初步取得很好的成效，但航空軍工企業(yè)依賴進(jìn)口機(jī)床產(chǎn)品的現(xiàn)象還沒(méi)有根本改變。

所以建設(shè)國(guó)產(chǎn)專用數(shù)控系統(tǒng)和高檔數(shù)控系統(tǒng)在航空航天領(lǐng)域的示范應(yīng)用，特別是形成飛航動(dòng)力裝置關(guān)鍵零部件的成套解決方案，對(duì)于保障國(guó)家戰(zhàn)略安全；對(duì)于進(jìn)一步提升國(guó)產(chǎn)高檔五軸數(shù)控機(jī)床和高檔數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)水平、可靠性、易用性和市場(chǎng)占有率有著重要意義。

1.課題背景及目標(biāo)

中國(guó)航天科工三院31所創(chuàng)建于1957年，隸屬于航天科工系統(tǒng)，是我國(guó)飛航動(dòng)力裝置研制生產(chǎn)基地，集研究、設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)和批量生產(chǎn)為一體，是國(guó)防工業(yè)重點(diǎn)科研生產(chǎn)單位。

其他主要參與單位有大連科德數(shù)控有限公司、株洲鉆石切削刀具股份有限公司、大連光洋科技集團(tuán)有限公司、武漢華中數(shù)控股份有眼公司、北京航空航天大學(xué)、北京市電加工研究所、北京航空精密機(jī)械研究所、北京安德建奇數(shù)字設(shè)備有限公司。

此課題從2015年1月起至2017年12月止，主要目標(biāo)及任務(wù)是創(chuàng)建包括總計(jì)26臺(tái)國(guó)產(chǎn)高檔五軸數(shù)控機(jī)床在內(nèi)的綜合試驗(yàn)與驗(yàn)證平臺(tái)。

該課題將利用04專項(xiàng)在高端制造裝備上的研發(fā)成果，與飛航動(dòng)力裝置復(fù)雜零部件制造工藝技術(shù)相融合，通過(guò)滿足導(dǎo)彈制造工藝技術(shù)需求的國(guó)產(chǎn)高端數(shù)控裝備應(yīng)用示范實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控裝備技術(shù)拉動(dòng)，在國(guó)內(nèi)導(dǎo)彈制造企業(yè)建立國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控裝備及其關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用驗(yàn)證基地。

同時(shí)開(kāi)展導(dǎo)彈復(fù)雜零部件數(shù)控加工工藝研究，建立基于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床和刀具的工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，驗(yàn)證國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的加工適應(yīng)性、可靠性、精度保持性；應(yīng)用多軸聯(lián)動(dòng)編程、在機(jī)測(cè)量、誤差補(bǔ)償、故障診斷與監(jiān)控等技術(shù)，提高共性技術(shù)在國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝備上的應(yīng)用水平和效果。在促進(jìn)這些專項(xiàng)成果示范應(yīng)用的同時(shí)，結(jié)合導(dǎo)彈制造工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)專項(xiàng)產(chǎn)品和導(dǎo)彈集成制造技術(shù)的進(jìn)一步提升，同時(shí)集中體現(xiàn)“注重用戶應(yīng)用和驗(yàn)證”的專項(xiàng)特點(diǎn)，突出數(shù)控機(jī)床專項(xiàng)總體任務(wù)的系統(tǒng)性、集成性和持續(xù)性。

此外通過(guò)課題的研究，推動(dòng)航天飛航武器裝備制造企業(yè)基礎(chǔ)工藝水平和制造能力的提高，積累國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提升國(guó)產(chǎn)高檔五軸數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)與制造核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口。

2.主要技術(shù)難點(diǎn)

在現(xiàn)有飛航動(dòng)力裝置復(fù)雜零部件成熟工藝基礎(chǔ)上，探索適合04專項(xiàng)成果數(shù)控設(shè)備和技術(shù)的工藝，形成面向國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、CAM軟件、在線測(cè)量與離線測(cè)量系統(tǒng)、車間信息化系統(tǒng)的飛航動(dòng)力裝置復(fù)雜零部件加工工藝。

課題將建成包括26臺(tái)以上國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床的飛航動(dòng)力裝置示范線，機(jī)床類型有五軸立式銑削、五軸立式銑車、五軸立式銑車磨、五軸臥式車銑、五軸龍門(mén)、五軸工具磨，葉輪和機(jī)匣檢測(cè)裝置；開(kāi)發(fā)五軸CAM系統(tǒng)，形成切削數(shù)據(jù)庫(kù)，國(guó)產(chǎn)化刀具大量代替進(jìn)口；難度很大，研究飛航動(dòng)力裝置發(fā)動(dòng)機(jī)制造工藝與國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床的相互適應(yīng)和匹配需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間和努力，8種以上導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)功能部件類型、45種以上零件、多個(gè)批次的驗(yàn)證，將考驗(yàn)國(guó)產(chǎn)五軸數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)大部件穩(wěn)定性、適應(yīng)性和精度保持性，并為數(shù)控機(jī)床行業(yè)形成專項(xiàng)成果的應(yīng)用示范。

主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)為：（1）建成包括26臺(tái)以上國(guó)產(chǎn)高檔五軸數(shù)控機(jī)床的創(chuàng)新平臺(tái)和飛航動(dòng)力裝置發(fā)動(dòng)機(jī)制造工藝試驗(yàn)驗(yàn)證示范基地；（2）采用集成創(chuàng)新技術(shù)路線，在31所先進(jìn)、成熟的整體式葉輪制造技術(shù)支持下，開(kāi)發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)整體式葉輪、車銑五軸CAM軟件系統(tǒng)；（3）基于國(guó)產(chǎn)五軸數(shù)控工具磨，設(shè)計(jì)飛航動(dòng)力裝置復(fù)雜零部件國(guó)產(chǎn)刀具；（4）基于國(guó)產(chǎn)五軸數(shù)控工具磨、應(yīng)用國(guó)產(chǎn)刀具，進(jìn)行飛航動(dòng)力裝置復(fù)雜零部件切削、生產(chǎn)試驗(yàn)，形成航天難加工材料切削數(shù)據(jù)庫(kù)；（5）研制基于國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的葉輪、機(jī)匣在線檢測(cè)軟件和裝置；（6）研制基于國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)飛航動(dòng)力裝置發(fā)動(dòng)機(jī)制造車間的MES系統(tǒng)。

3.推廣意義

飛航動(dòng)力裝置是飛航動(dòng)力裝置的心臟，屬于彈用導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)，集中了機(jī)械制造行業(yè)幾乎所有的高精尖技術(shù)，被稱為裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”，因此飛航動(dòng)力裝置也是一個(gè)國(guó)家工業(yè)實(shí)力的重要標(biāo)志。目前世界上能制造飛航動(dòng)力裝置的國(guó)家只有美、俄、英、法、中等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家，市場(chǎng)前景非常廣闊。

本課題列入應(yīng)用示范的五軸立式銑車復(fù)合加工中心、五軸臥式車銑復(fù)合加工中心、五軸龍門(mén)、五軸工具磨、五軸電火花加工機(jī)，五軸線切割加工機(jī)，是飛航動(dòng)力裝置企業(yè)的主力生產(chǎn)設(shè)備，目前國(guó)防軍工裝備制造企業(yè)例如31所、460廠、120廠、331廠等企業(yè)均依賴此類機(jī)型，目前主要的供應(yīng)商包括：瑞士米克朗、力吉特，德國(guó)哈默、德馬吉、斯特拉格、WFL、蘭寶地等。

由此可見(jiàn)，若本課題在飛航動(dòng)力裝置發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域的大量應(yīng)用上述國(guó)產(chǎn)機(jī)型并成功實(shí)施，將有力地提升我國(guó)飛航動(dòng)力裝置的制造水平、生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國(guó)強(qiáng)軍的中國(guó)夢(mèng)，徹底擺脫國(guó)外關(guān)鍵加工設(shè)備對(duì)我國(guó)的禁運(yùn)和風(fēng)險(xiǎn)，有力地保障了國(guó)家的戰(zhàn)略安全，同時(shí)帶動(dòng)上述國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)在其它企業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用。