上海交大成功研制新型电火花加工机床 解决火箭关键部件加工难题

    上海交通大学机械与动力工程学院赵万生教授带领的特种加工科研团队，经过长达八年的科研攻关，突破了一系列关键技术，研制成功了“六轴联动数控电火花加工机床”，并开发了配套的CAD/CAM软件和加工工艺，为制造闭式整体涡轮叶盘提供了一套全面技术解决方案。这项技术将在近日举行的中国国际工业博览会上亮相。
　　
　　能把航天飞船等庞然大物送上太空，靠的是动力强劲的火箭发动机，而每台火箭发动机需要10多个闭式整体涡轮叶盘类零件为火箭发动机燃料和氧化剂泵提供动力。由于其在发动机中的核心重要地位及加工难度又被称为王冠上的明珠。上海交通大学机械与动力工程学院赵万生教授带领的特种加工科研团队，经过长达八年的科研攻关，突破了一系列关键技术，研制成功了“六轴联动数控电火花加工机床”，并开发了配套的CAD/CAM软件和加工工艺，为制造闭式整体涡轮叶盘提供了一套全面技术解决方案。这项技术将在近日举行的中国国际工业博览会上亮相。
　　
　　据统计，国内外火箭发射失败的案例中，有大约45%是由火箭发动机使用的涡轮叶盘类零件失效所造成的。为了从根本上提升火箭发射的可靠性，火箭发动机采用了先进的带叶冠的闭式整体叶盘结构，这种零件是采用一整块毛坯材料直接加工出来的。叶盘类零件是航空、航天发动机的核心关键部件，在很大程度上决定了发动机的可靠性、性能和成本。
　　
　　俗话说，没有金刚钻，不揽瓷器活。上海交通大学在国家863重点项目及国家重大专项的支持下，与国内特种加工科研机构及航天航空企业密切合作，在国内率先研制成功了“六轴联动数控电火花机床”。有了这样的机床，我们就好像有了一把神奇的“灵动之刃”，在叶盘的毛坯上加工起来游刃有余。
　　
　　电火花加工是利用工具电极与工件之间的放电而产生的热效应来去除材料的一种特种加工方法。对高温合金、钛合金等常规加工方法难以处理的材料进行电火花加工，可以达到以柔克刚的效果。但是要加工出叶盘上那些几何形状复杂的流道，光有“金刚钻”还不行，其加工机床还必须具有足够的自由度来实现所规划的电极在空间内的复杂运动。
　　
　　闭式整体叶盘的流道不但弯曲而且狭窄。加工这样的流道，工具电极必须在6自由度空间中按照一定的轨迹行进，6个运动轴之间必须保证严格的同步关系。“这就好比在螺蛳壳里做道场”，项目成员打比方说：“任何运动轴的不同步将会导致价值几十万的涡轮叶盘报废。”
　　
　　上海交通大学研制的“六轴联动数控电火花加工机床”，包含三个直线运动轴和三个旋转运动轴。这套多轴联动的电火花加工数控系统，采用一种全新的路径规划和插补方法，大大提高了6个轴之间轨迹的平顺性和同步精度。