作為《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020）》確定的16個國家科技重大專項之一，“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備重大專項”（04重大專項）是國產(chǎn)高端設(shè)備培育的溫床，通過“十二五”期間的實施，在國產(chǎn)高檔數(shù)控機床和技術(shù)方面取得了一系列重大突破，現(xiàn)已具備研制、生產(chǎn)支持我國飛航動力裝置動力所需數(shù)控裝備條件。此文以中國航天科工三院31所承擔(dān)的04重大專項，“國產(chǎn)高檔數(shù)控機床與技術(shù)在飛航動力裝置發(fā)動機制造領(lǐng)域的綜合應(yīng)用驗證及工藝研究應(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)控機床與基礎(chǔ)制造裝備70%～80%將立足國內(nèi)。

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

雖然部分高檔數(shù)控系統(tǒng)和機床也在汽車、發(fā)電設(shè)備等重點制造領(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)口機床產(chǎn)品的現(xiàn)象還沒有根本改變。

所以建設(shè)國產(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，特別是形成飛航動力裝置關(guān)鍵零部件的成套解決方案，對于保障國家戰(zhàn)略安全；對于進(jìn)一步提升國產(chǎn)高檔五軸數(shù)控機床和高檔數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)水平、可靠性、易用性和市場占有率有著重要意義。

課題背景及目標(biāo)

中國航天科工三院31所創(chuàng)建于1957年，隸屬于航天科工系統(tǒng)，是我國飛航動力裝置研制生產(chǎn)基地，集研究、設(shè)計、試制、試驗和批量生產(chǎn)為一體，是國防工業(yè)重點科研生產(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26臺國產(chǎn)高檔五軸數(shù)控機床在內(nèi)的綜合試驗與驗證平臺。

該課題將利用04專項在高端制造裝備上的研發(fā)成果，與飛航動力裝置復(fù)雜零部件制造工藝技術(shù)相融合，通過滿足導(dǎo)彈制造工藝技術(shù)需求的國產(chǎn)高端數(shù)控裝備應(yīng)用示范實現(xiàn)對國產(chǎn)高檔數(shù)控裝備技術(shù)拉動，在國內(nèi)導(dǎo)彈制造企業(yè)建立國產(chǎn)高檔數(shù)控裝備及其關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用驗證基地。

同時開展導(dǎo)彈復(fù)雜零部件數(shù)控加工工藝研究，建立基于國產(chǎn)數(shù)控機床和刀具的工藝數(shù)據(jù)庫，驗證國產(chǎn)數(shù)控機床和數(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)動編程、在機測量、誤差補償、故障診斷與監(jiān)控等技術(shù)，提高共性技術(shù)在國產(chǎn)數(shù)控裝備上的應(yīng)用水平和效果。在促進(jìn)這些專項成果示范應(yīng)用的同時，結(jié)合導(dǎo)彈制造工藝技術(shù)，實現(xiàn)專項產(chǎn)品和導(dǎo)彈集成制造技術(shù)的進(jìn)一步提升，同時集中體現(xiàn)“注重用戶應(yīng)用和驗證”的專項特點，突出數(shù)控機床專項總體任務(wù)的系統(tǒng)性、集成性和持續(xù)性。

此外通過課題的研究，推動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，積累國產(chǎn)數(shù)控機床可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提升國產(chǎn)高檔五軸數(shù)控機床設(shè)計與制造核心技術(shù)，實現(xiàn)替代進(jìn)口。

主要技術(shù)難點

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

課題將建成包括26臺以上國產(chǎn)高檔數(shù)控機床的飛航動力裝置示范線，機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、五軸工具磨，葉輪和機匣檢測裝置；開發(fā)五軸CAM系統(tǒng)，形成切削數(shù)據(jù)庫，國產(chǎn)化刀具大量代替進(jìn)口；難度很大，研究飛航動力裝置發(fā)動機制造工藝與國產(chǎn)高檔數(shù)控機床的相互適應(yīng)和匹配需要相當(dāng)長的時間和努力，8種以上導(dǎo)彈發(fā)動機功能部件類型、45種以上零件、多個批次的驗證，將考驗國產(chǎn)五軸數(shù)控機床的基礎(chǔ)大部件穩(wěn)定性、適應(yīng)性和精度保持性，并為數(shù)控機床行業(yè)形成專項成果的應(yīng)用示范。

主要技術(shù)創(chuàng)新點為：（1）建成包括26臺以上國產(chǎn)高檔五軸數(shù)控機床的創(chuàng)新平臺和飛航動力裝置發(fā)動機制造工藝試驗驗證示范基地；（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，開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)整體式葉輪、車銑五軸CAM軟件系統(tǒng)；（3）基于國產(chǎn)五軸數(shù)控工具磨，設(shè)計飛航動力裝置復(fù)雜零部件國產(chǎn)刀具；（4）基于國產(chǎn)五軸數(shù)控工具磨、應(yīng)用國產(chǎn)刀具，進(jìn)行飛航動力裝置復(fù)雜零部件切削、生產(chǎn)試驗，形成航天難加工材料切削數(shù)據(jù)庫；（5）研制基于國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的葉輪、機匣在線檢測軟件和裝置；（6）研制基于國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)飛航動力裝置發(fā)動機制造車間的MES系統(tǒng)。

推廣意義

飛航動力裝置是飛航動力裝置的心臟，屬于彈用導(dǎo)彈發(fā)動機，集中了機械制造行業(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”，因此飛航動力裝置也是一個國家工業(yè)實力的重要標(biāo)志。目前世界上能制造飛航動力裝置的國家只有美、俄、英、法、中等少數(shù)幾個國家，市場前景非常廣闊。

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、五軸工具磨、五軸電火花加工機，五軸線切割加工機，是飛航動力裝置企業(yè)的主力生產(chǎn)設(shè)備，目前國防軍工裝備制造企業(yè)例如31所、460廠、120廠、331廠等企業(yè)均依賴此類機型，目前主要的供應(yīng)商包括：瑞士米克朗、力吉特，德國哈默、德馬吉、斯特拉格、WFL、蘭寶地等。

由此可見，若本課題在飛航動力裝置發(fā)動機制造領(lǐng)域的大量應(yīng)用上述國產(chǎn)機型并成功實施，將有力地提升我國飛航動力裝置的制造水平、生產(chǎn)能力，實現(xiàn)強國強軍的中國夢，徹底擺脫國外關(guān)鍵加工設(shè)備對我國的禁運和風(fēng)險，有力地保障了國家的戰(zhàn)略安全，同時帶動上述國產(chǎn)高檔數(shù)控機床和數(shù)控技術(shù)在其它企業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用。

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