上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院趙萬生教授帶領(lǐng)的特種加工科研團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過長達(dá)八年的科研攻關(guān)，突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，研制成功了“六軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花加工機(jī)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(shù)解決方案。這項(xiàng)技術(shù)將在近日舉行的中國國際工業(yè)博覽會(huì)上亮相。
能把航天飛船等龐然大物送上太空，靠的是動(dòng)力強(qiáng)勁的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，而每臺火箭發(fā)動(dòng)機(jī)需要10多個(gè)閉式整體渦輪葉盤類零件為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和氧化劑泵提供動(dòng)力。由于其在發(fā)動(dòng)機(jī)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(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院趙萬生教授帶領(lǐng)的特種加工科研團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過長達(dá)八年的科研攻關(guān)，突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，研制成功了“六軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花加工機(jī)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(shù)解決方案。這項(xiàng)技術(shù)將在近日舉行的中國國際工業(yè)博覽會(huì)上亮相。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)外火箭發(fā)射失敗的案例中，有大約45%是由火箭發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)采用了先進(jìn)的帶葉冠的閉式整體葉盤結(jié)構(gòu)，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(dòng)機(jī)的核心關(guān)鍵部件，在很大程度上決定了發(fā)動(dòng)機(jī)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(xué)在國家863重點(diǎn)項(xiàng)目及國家重大專項(xiàng)的支持下，與國內(nèi)特種加工科研機(jī)構(gòu)及航天航空企業(yè)密切合作，在國內(nèi)率先研制成功了“六軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花機(jī)床”。有了這樣的機(jī)床，我們就好像有了一把神奇的“靈動(dòng)之刃”，在葉盤的毛坯上加工起來游刃有余。
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電火花加工是利用工具電極與工件之間的放電而產(chǎn)生的熱效應(yīng)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(jìn)行電火花加工，可以達(dá)到以柔克剛的效果。但是要加工出葉盤上那些幾何形狀復(fù)雜的流道，光有“金剛鉆”還不行，其加工機(jī)床還必須具有足夠的自由度來實(shí)現(xiàn)所規(guī)劃的電極在空間內(nèi)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。
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(jìn)，6個(gè)運(yùn)動(dòng)軸之間必須保證嚴(yán)格的同步關(guān)系。“這就好比在螺螄殼里做道場”，項(xiàng)目成員打比方說： “任何運(yùn)動(dòng)軸的不同步將會(huì)導(dǎo)致價(jià)值幾十萬的渦輪葉盤報(bào)廢。”
上海交通大學(xué)研制的“六軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花加工機(jī)床”，包含三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸和三個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸。這套多軸聯(lián)動(dòng)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(bǔ)方法，大大提高了6個(gè)軸之間軌跡的平順性和同步精度。
