国产机床“以柔克刚“崛起为发动机解决核心难题

手工打磨抛光已成叶片发展瓶颈

装备制造业是一个国家建设的基石，拥有涡轮动力装置制造技术更是一个强国的标志，而涡轮式动力装置的核心零件就是叶片。

工作状态的叶片表面光洁度越高越好，表面质量、一致性影响到装备的能量转换效率。

据悉，一般用于加工核电、火电等电站用汽轮机叶片形面加工的多轴联动数控机床是涡轮设备制造领域的高档关键设备。叶片从形态上看是复杂薄壁类零件，型面为空间自由曲面，曲率变化大，在数控铣削加工后易发生变形，导致无法采用常规方法进行表面精加工。

随着能源、动力装置的功率不断增大，为了获得更好的空气动力学效果，最大限度地提升单位体积的功率，叶片型面向着更加弯、扭、掠，曲面更加复杂的方向发展。

据了解，一些复杂型面的叶片，如果不够光滑，不符合空气动力，除了耗费大量的人力资源，也易造成产品质量不稳定，甚至影响发动机整机性能与寿命。采用传统的手工打磨抛光方式，已经不能满足先进叶片制造质量的要求。

手工打磨抛光会破坏前序用价值高昂的五轴铣加工出叶片的精确型面。

先进的五轴铣削设备与手工打磨抛光在工艺水平上的不匹配，已经成为制约叶片行业快速发展的瓶颈。这在以核电叶片为代表的大型叶片和以航空发动机叶片为代表的小叶片制造过程中，体现尤为突出。

对于以核电汽轮机叶片为代表的大型叶片来说，体积巨大(我国CAP1400型压水堆核电机组的末级叶片长度超过2米，重量大于280公斤)、型面复杂、精度要求高，采用手工打磨抛光越来越困难，效率低下，加工质量难于保证，从而影响通流、影响热效率；此外手工打磨抛光叶片一致性差，从而影响动平衡、影响机组运行安全。

而对于以航空发动机叶片为代表的小叶片来说，又成为另一个极端，叶片长度多小于100mm，型面弯、扭、掠，进排气边厚度只有0.1—0.2mm(1—2张百元纸币厚度)，综合轮廓误差<0.05mm，手工磨削抛光很容易造成叶片烧伤和轮廓破坏，型面精度根本不能保证。发动机叶片型面制造质量正是影响我国发动机制造水平，进而影响各类飞机性能的关键因素。

国产机床实现“以柔克刚”

要改变人工抛光带来的弊端，只能靠机器打磨了，但这种数控砂带磨床被国外垄断，只有德国等几个国家拥有该项技术。

看似多了一个轴，但多出来的研发难度却是几倍递增。在准确的位置用合适的力度切除材料，这和所有的机械加工原理是一样的，但能否将机床的运动轨迹和磨削压力在时间和空间上精确配合，是最大的挑战。

数控机床被誉为制造工业的“大脑”。随着计算机技术、信息技术与自动化技术的发展应用，数据库、计算机以及人工智能开始用于评估、预测、模拟、优化以及控制磨削过程。通过数控、自动化以及人工智能技术改进砂轮磨削、砂带磨削工艺，使磨削工艺能够自控、稳定、环保且更适合于高效率的批量生产。

同时，各部位抛光需要机床的运动形式、规格参数差异很大，在同一个机床上完成叶片不同部位的抛光较难实现。因此，多工位、多种加工方式并行的工艺策略更适合于叶片全部位的抛光。