2008年2月，國(guó)務(wù)院原則上批準(zhǔn)大型飛機(jī)科技重大專項(xiàng)正式立項(xiàng)。溫家寶總理說(shuō)：自主研制大飛機(jī)是中共中央、國(guó)務(wù)院做出的重大戰(zhàn)略決策，這意味著中國(guó)人要用自己的雙手和智慧制造出在世界上有競(jìng)爭(zhēng)力的大飛機(jī)。 什么叫有競(jìng)爭(zhēng)力？就是要實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，并且達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、舒適這三項(xiàng)重要目標(biāo)，在國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力。制造大飛機(jī)不容易，要突破許多關(guān)鍵技術(shù)，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)、材料和電子設(shè)備。

　　5月11日，中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司在上海正式成立，標(biāo)志著中國(guó)大型客機(jī)研制項(xiàng)目正式啟動(dòng)。中國(guó)商用飛機(jī)公司主要從事民用飛機(jī)的設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)、制造和承接飛機(jī)零部件的加工生產(chǎn)等業(yè)務(wù)。

　　我國(guó)通過(guò)研制支線客機(jī)，在人才、技術(shù)、材料、制造、項(xiàng)目管理等方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，為下一步研制大飛機(jī)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前我國(guó)一些飛機(jī)制造企業(yè)在為波音、空客等公司生產(chǎn)關(guān)鍵零部件，在一定程度上具備了制造大飛機(jī)的生產(chǎn)能力。

　　研制大飛機(jī)重點(diǎn)要加強(qiáng)飛機(jī)研發(fā)、關(guān)鍵部件制造及總裝、市場(chǎng)營(yíng)銷等方面的能力，要突破飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)載設(shè)備、材料等關(guān)鍵核心技術(shù)。典型零件和難加工材料的加工也是其中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　機(jī)床工業(yè)如何為航空工業(yè)服務(wù)，首先要了解飛機(jī)等航空零部件的結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)。

　　一、飛機(jī)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　典型的飛機(jī)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是薄壁結(jié)構(gòu)，形狀復(fù)雜，外形變斜角變化大，外形多為雙曲面，要求成形精確。為了減輕飛機(jī)重量，增加飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性和增加有效載荷和航程，進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，廣泛采用新型輕質(zhì)材料。為了提高零件強(qiáng)度和工作可靠性，主要采用整體毛坯件和整體薄壁結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在大量采用鋁合金、鈦合金、耐高溫合金、高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料等。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁件、蜂窩件不僅形狀復(fù)雜，而且孔、空穴、溝槽、加強(qiáng)筋等多，工藝剛性較差。

　　二、飛機(jī)制造中需要用機(jī)床加工的典型零件

　　飛機(jī)制造中需要用機(jī)床加工的典型零件，主要有飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)件和發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件兩部分：

　　1、機(jī)身結(jié)構(gòu)件典型零件

　　飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)件的典型零件有梁、筋、肋板、框、壁板、接頭、滑軌等類零件。以扁平件、細(xì)長(zhǎng)件、多腔件和超薄壁隔框結(jié)構(gòu)件為主。毛坯為板材、鍛件和鋁合金擠壓型材。材料利用率僅為5%-10%左右，原材料去除量大。目前，國(guó)內(nèi)飛機(jī)零件，90%以上為鋁合金件，少量為不銹鋼和鈦合金鋼，且整體結(jié)構(gòu)件越來(lái)越多，應(yīng)用復(fù)合材料是今后的發(fā)展方向。

　　機(jī)身結(jié)構(gòu)件典型零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　1）、零件的輪廓尺寸越來(lái)越大。如有的梁類零件的長(zhǎng)度已達(dá)到13m。

　　2）、零件的變斜角角度變化大，超薄壁等。最薄處尺寸只有0.76mm左右，所以，加工工藝剛性差。

　　3）、零件的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，很多零件采用整體結(jié)構(gòu)。

　　4）、零件的尺寸精度和表面質(zhì)量要求越來(lái)越高，如有些零件加工后出現(xiàn)的毛刺等缺陷，不允許用人工去除。

　　加工飛機(jī)機(jī)身典型零件所需主要設(shè)備

　?、?三坐標(biāo)加工中心，如大型龍門立式加工中心；

　　⑵ 五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，如大型龍門立式加工中心，應(yīng)配備A/B擺角銑頭或A/C擺角銑頭；

　?、?從發(fā)展考慮，需要大型龍門式雙主軸五坐標(biāo)加工中心，工作臺(tái)尺寸5m×20m，用于加工梁類零件；

　?、?加工鋁合金件需要大功率高速加工中心，功率≥40KW，主軸轉(zhuǎn)速20000r/min以上，帶兩坐標(biāo)擺角銑頭；

　?、?由于整體鋁合金件切削加工去除量大，為便于排屑，最好需要工作臺(tái)可以翻轉(zhuǎn)90o的臥式加工中心，目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)這種臥式加工中心；

　?、曙w機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)件品種多，形狀各異，且工藝剛性差，需用大量卡具。為降低成本，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，需要各種柔性卡具；

　?、蒜k金成形件主要涉及蒙皮、型材、導(dǎo)管等曲面成形，要求成形精準(zhǔn)。為保證制造精度，需要大規(guī)格蒙皮拉伸機(jī)；蒙皮滾彎成形機(jī)；還有三軸滾校平機(jī)、型材拉彎?rùn)C(jī)、導(dǎo)管成形機(jī)等。飛機(jī)部件裝配還需自動(dòng)鉆鉚設(shè)備；

　?。?）為減輕飛機(jī)重量，復(fù)合材料的應(yīng)用越來(lái)越多，制作復(fù)合材料構(gòu)件需要鋪帶機(jī)等等（鋪帶機(jī)在國(guó)內(nèi)還是空白）。

　　2、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵件與加工要求

　　飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵件有機(jī)匣、各類葉片和整體葉盤。

　　機(jī)匣加工

　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣有三類，一類是對(duì)開環(huán)形結(jié)構(gòu)，一類是整體環(huán)形結(jié)構(gòu)，還有一種是異形殼體。機(jī)匣材料是一種難加工的耐高溫的高強(qiáng)度鈦合金材料。機(jī)匣又是薄壁、弱剛性結(jié)構(gòu)，型面復(fù)雜，精度要求高，加工難度大。機(jī)匣是大型零件，一臺(tái)推力為15000公斤航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣直徑為φ800mm。大飛機(jī)的大型風(fēng)扇機(jī)匣外形尺寸φ1823.5mmx546mm，最薄處壁厚3mm。所以，機(jī)匣加工需要中、大型多功能、高精度數(shù)控機(jī)床。如加工直徑為φ2000mm的數(shù)控立車和精密數(shù)控立車；工作臺(tái)尺寸為2400mm×5000mm的龍門式五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，需具備雙工位、在線測(cè)量和仿真功能，刀庫(kù)容量60把刀左右，數(shù)控系統(tǒng)具有高級(jí)編程功能，工作臺(tái)3000mm x 5000mm的龍門式數(shù)控鏜銑床。

　　葉片加工

　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片材料為耐高溫的鈦合金材料，需用五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，五軸高速龍門銑等加工葉片形面。葉根榫頭的加工需用拉床和緩進(jìn)給強(qiáng)力磨床，并希望緩進(jìn)給強(qiáng)力磨床具有換砂輪功能和滾輪修砂輪裝置，還需要有在線測(cè)量、程序調(diào)整和自動(dòng)補(bǔ)償功能。

　　葉片形面用電解加工可大大提高加工效率，還需用數(shù)控六軸砂帶拋光設(shè)備拋光。希望有葉片形面檢測(cè)設(shè)備。

　　大型寬弦空心風(fēng)扇葉片采用寬弦、空心、帶阻尼凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，直徑φ1600mm以上，風(fēng)扇葉尖速度高達(dá)457m/s,選用重量更輕的鈦合金或樹脂基材料，制造這類葉片需要五坐標(biāo)葉片銑床；自動(dòng)拋光機(jī)；組合封焊和擴(kuò)散連接及超塑成形設(shè)備等。

　　葉片有很多冷卻用的小孔，用電脈沖打孔，比用激光打孔好（激光打孔有硬化層），但現(xiàn)在，電加工打孔機(jī)床沒(méi)有打孔深淺的顯示，操作困難。希望能解決這個(gè)問(wèn)題，能顯示打孔的深淺。而耐1100°C高溫的鎳基單晶渦輪葉片具有很好的高溫強(qiáng)度和綜合性能，葉片上有許多直徑為φ0.3mm-φ0.4mm的冷卻氣膜孔，制作這類葉片，需要定向/單晶熔鑄爐、陶瓷型芯焙燒爐、制芯機(jī)、磨削中心、數(shù)控緩進(jìn)給磨床以及葉片制孔的電液束流設(shè)備和小孔加工單元等裝置。

　　整體葉盤加工

　　整體葉盤是薄壁盤類零件，葉盤圓周上有裝葉片的榫槽。直槽可用拉削加工和磨削加工。圓弧形榫槽可用銑削和成形磨加工，但圓弧形榫槽的檢測(cè)困難。葉環(huán)和葉盤的加工需要數(shù)控臥車、精密數(shù)控立車。要求加工機(jī)床的剛性好，定位精度高，定位精度約為2μm～3μm。整體葉盤的葉片部分，可用五軸高速加工中心加工，還可以用電火花成形加工。重型燃機(jī)葉盤直徑可達(dá)2000mm～3000mm，需要用砂輪線速度100m/s以上的高速磨床加工。

　　加工發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零件所需的主要設(shè)備有：

　　帶A/B擺角銑頭或A/C擺角銑頭的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心；
　　五坐標(biāo)葉片銑床；
　　整體葉盤高效加工中心；
　　工作臺(tái)3000mm x 5000mm數(shù)控龍門鏜銑床；
　　精密數(shù)控立式車削中心；
　　數(shù)控立式車床；
　　精密數(shù)控車床；
　　車銑復(fù)合加工中心；
　　榫齒倒圓專用加工中心；
　　激光熔覆加工機(jī)床；
　　電火花銑削加工機(jī)床；
　　數(shù)控臥式車床；
　　數(shù)控立式磨床；
　　數(shù)控緩進(jìn)給磨床；
　　端面弧齒磨床；
　　高速轉(zhuǎn)子葉尖磨床；
　　700t電動(dòng)螺旋壓力機(jī)；
　　板類件無(wú)模多點(diǎn)成形壓力機(jī)；
　　定向/單晶熔鑄爐；
　　用于葉片制孔的電液束流設(shè)備、小孔加工單元以及真空熱處理爐等等。

　　上述設(shè)備要求機(jī)床具有足夠的剛性，操作簡(jiǎn)單，人機(jī)界面清楚，具備樣條插補(bǔ)（NURBS）功能,過(guò)程均勻控制，以減少對(duì)拐角處加工精度的影響，還具有在線測(cè)量和仿真功能。

　　三、發(fā)展大飛機(jī)必須立足國(guó)內(nèi)，開發(fā)并應(yīng)用國(guó)產(chǎn)設(shè)備

　　目前，飛機(jī)制造企業(yè)所使用的機(jī)床大部分是進(jìn)口的，國(guó)產(chǎn)機(jī)床很少，而且大部分用于粗加工，主要原因是：現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)機(jī)床的精度保持性、質(zhì)量穩(wěn)定性、服務(wù)及時(shí)性等方面與航空用戶的要求還有差距，有些機(jī)床國(guó)內(nèi)還是空白。

　　為了改變這種狀況，國(guó)外機(jī)床制造企業(yè)在與航空制造企業(yè)合作方面有一些好的做法值得借鑒。如國(guó)外一些機(jī)床制造企業(yè)設(shè)立了對(duì)應(yīng)航空應(yīng)用的開發(fā)部門，該部門的職責(zé)是收集航空制造企業(yè)的需求，向產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門轉(zhuǎn)達(dá)這些需求，研究開發(fā)用于航空零件加工的工藝和程序。機(jī)床制造企業(yè)還設(shè)置航空客戶銷售經(jīng)理，專門負(fù)責(zé)航空制造市場(chǎng)的銷售，加強(qiáng)與航空制造企業(yè)的聯(lián)系，反饋航空制造市場(chǎng)的需求信息。國(guó)內(nèi)機(jī)床制造企業(yè)也可借鑒國(guó)外的這種先進(jìn)做法，首先要了解航空制造企業(yè)的需求和飛機(jī)零件的制造工藝，據(jù)此制定機(jī)床設(shè)計(jì)方案，研究相適應(yīng)的工藝路線，提供能夠滿足航空企業(yè)要求的機(jī)床。大部分航空制造企業(yè)都表示，如果國(guó)產(chǎn)機(jī)床能夠滿足要求，還是愿意使用國(guó)產(chǎn)機(jī)床的，因?yàn)閲?guó)產(chǎn)機(jī)床的成本低。另外，購(gòu)買國(guó)外的高檔數(shù)控機(jī)床，國(guó)外設(shè)定了很多限制，甚至不賣給我們。

　　所以，發(fā)展大飛機(jī)必須立足國(guó)內(nèi)，開發(fā)上述急需的加工設(shè)備，才能不受制于人。我國(guó)機(jī)床工業(yè)企業(yè)應(yīng)勇挑重?fù)?dān)，為國(guó)分憂。航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)和飛機(jī)制造企業(yè)也要為振興我國(guó)裝備制造業(yè)出力，積極應(yīng)用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，幫助改進(jìn)國(guó)產(chǎn)設(shè)備，盡早形成產(chǎn)學(xué)研用的互動(dòng)創(chuàng)新機(jī)制。