[01846384]五轴联动数控电解机械复合加工技术及应用

1、战略意义 难切削材料和难加工形状零部件是“两难零部件”,是我国制造业的痛点。五轴联动数控电解机械复合加工技术集成了数控、电解加工和机械磨削（或研磨）的优势,特别适应“两难零部件”的加工制造。由于航空发动机的关键零部件是典型的“两难零部件”,其制造技术是西方发达国家对我国封锁的技术。所以,五轴联动数控电解机械复合加工技术为我国航空发动机的研制提供了一种创新方法,它对于打破国外对我国航空发动机制造技术的封锁以及提升我国其他高端装备的制造水平具有战略意义。 2、立项背景 本项目前期研究基础是“十五”国防预研计划中“五轴联动数控展成电解磨削”成果,也是项目负责人在南京航空航天大学攻读博士学位的主要研究内容。“五轴联动数控展成电解磨削”2004年通过省级鉴定,鉴定结论是“该成果在电化学加工领域填补了国内空白,处于国际领先水平”（苏科鉴字[2004]第155号）。 在“五轴联动数控展成电解磨削”项目研究过程中,由于一个失败的实验,干为民博士意外地发现：“五轴联动数控展成电解磨削”这一精加工方法也可以用于粗加工。在此背景下,“数控电解精密切割加工的机理研究”获2006年江苏省自然科学基金资助,课题组从此时开展了五轴联动数控电解机械复合加工技术的研究。“五轴联动数控电解机械复合加工技术”2019年通过中国机械工业联合会组织的鉴定,鉴定意见是：该成果已应用于工程实践,获得较好的社会效益和经济效益,该成果技术处于国际先进水平。 3、主要科技内容 五轴联动数控电解机械复合加工技术集成了数控、电解加工和机械磨削（或研磨）的优势,采用旋转的具有内喷和外喷功能的复合阴极作为工具。在加工过程中,复合阴极接直流脉冲电源的负极,工件接直流脉冲电源的正极,在复合阴极与工件之间喷入电解液,复合阴极相对工件作数控展成运动,基于电解—机械磨削（或研磨）复合加工的原理可以加工出复杂的零件。通过更换不同的复合阴极,可以进行数控电解切割、镗铣削、磨削和电化学复合抛光加工。在该机床上可以实现对同一个工件进行粗加工、精加工和抛光加工,消除了零件由于重复安装所造成的安装误差。该技术具有如下特点：（1）用简单形状的复合阴极通过数控编程就可加工复杂形状的零件;（2）可加工窄缝、窄槽、薄壁和低刚度零件;（3）可加工各种高硬度、高韧性和高耐磨性金属难加工材料;（4）比机械磨削有更高的加工效率,比电解加工有更高的加工精度;（5）电化学阳极溶解是以金属离子尺度去除材料的,特别适用于金属表面的自动化抛光（数控电化学复合抛光技术2017年获省科技进步三等奖）。 4、实施效果 应用该技术开发的五轴联动数控电解机械复合加工机床,其加工精度可达0.002mm,表面粗糙度达Ra0.02um。该技术在航空航天、轨道交通、模具和轴承等行业得到应用,新增销售30多亿元,新增利税7亿多元,突破了航空发动机涡轮盘制造的技术瓶颈。希望通过本次评奖活动,进一步推动该技术在制造业的普及应用,提升我国机械制造行业的整体技术水平。