上海交通大學研制的“六軸聯(lián)動數(shù)控電火花加工機床”
上海交通大學機械與動力工程學院趙萬生教授帶領的特種加工科研團隊，經(jīng)過長達八年的科研攻關，突破了一系列關鍵技術，研制成功了“六軸聯(lián)動數(shù)控電火花加工機床”，并開發(fā)了配套的CAD/CAM軟件和加工工藝，為制造閉式整體渦輪葉盤提供了一套全面技術解決方案。這項技術將在近日舉行的中國國際工業(yè)博覽會上亮相。
能把航天飛船等龐然大物送上太空，靠的是動力強勁的火箭發(fā)動機，而每臺火箭發(fā)動機需要10多個閉式整體渦輪葉盤類零件為火箭發(fā)動機燃料和氧化劑泵提供動力。由于其在發(fā)動機中的核心重要地位及加工難度又被稱為王冠上的明珠。上海交通大學機械與動力工程學院趙萬生教授帶領的特種加工科研團隊，經(jīng)過長達八年的科研攻關，突破了一系列關鍵技術，研制成功了“六軸聯(lián)動數(shù)控電火花加工機床”，并開發(fā)了配套的CAD/CAM軟件和加工工藝，為制造閉式整體渦輪葉盤提供了一套全面技術解決方案。這項技術將在近日舉行的中國國際工業(yè)博覽會上亮相。
據(jù)統(tǒng)計，國內外火箭發(fā)射失敗的案例中，有大約45%是由火箭發(fā)動機使用的渦輪葉盤類零件失效所造成的。為了從根本上提升火箭發(fā)射的可靠性，火箭發(fā)動機采用了先進的帶葉冠的閉式整體葉盤結構，這種零件是采用一整塊毛坯材料直接加工出來的。葉盤類零件是航空、航天發(fā)動機的核心關鍵部件，在很大程度上決定了發(fā)動機的可靠性、性能和成本。
俗話說，沒有金剛鉆，不攬瓷器活。上海交通大學在國家863重點項目及國家重大專項的支持下，與國內特種加工科研機構及航天航空企業(yè)密切合作，在國內率先研制成功了“六軸聯(lián)動數(shù)控電火花機床”。有了這樣的機床，我們就好像有了一把神奇的“靈動之刃”，在葉盤的毛坯上加工起來游刃有余。
電火花加工是利用工具電極與工件之間的放電而產生的熱效應來去除材料的一種特種加工方法。對高溫合金、鈦合金等常規(guī)加工方法難以處理的材料進行電火花加工，可以達到以柔克剛的效果。但是要加工出葉盤上那些幾何形狀復雜的流道，光有“金剛鉆”還不行，其加工機床還必須具有足夠的自由度來實現(xiàn)所規(guī)劃的電極在空間內的復雜運動。
閉式整體葉盤的流道不但彎曲而且狹窄。加工這樣的流道，工具電極必須在6自由度空間中按照一定的軌跡行進，6個運動軸之間必須保證嚴格的同步關系。“這就好比在螺螄殼里做道場”，項目成員打比方說： “任何運動軸的不同步將會導致價值幾十萬的渦輪葉盤報廢。”
上海交通大學研制的“六軸聯(lián)動數(shù)控電火花加工機床”，包含三個直線運動軸和三個旋轉運動軸。這套多軸聯(lián)動的電火花加工數(shù)控系統(tǒng)，采用一種全新的路徑規(guī)劃和插補方法，大大提高了6個軸之間軌跡的平順性和同步精度。
