叶片复杂型面精加工六坐标联动数控砂带磨关键技术研究与应用

该成果属于先进制造与重大装备领域。数字控制机床在叶片类复杂曲面零件加工中扮演着关键角色，这些零件是汽轮机、燃气轮机、航空发动机等动力装置的核心部件。其几何精度和表面质量直接影响能源动力设备的工作效率，而其质量的一致性则直接影响动力机械的安全运行。

该项目旨在解决以核电汽轮机叶片和航空发动机叶片为代表的复杂叶片型面六坐标联动数控磨削精加工难题，打破国外技术垄断，改变五轴铣削加工叶片型面被手工磨削抛光破坏的工艺不匹配现状。它为核电、燃机和航空发动机制造提供了先进的工艺手段，为能源战略和国防安全的自主可控提供了亟需的支撑条件。

项目通过产学研用合作，研制出自主知识产权的叶片六坐标联动数控砂带磨床和编程系统，解决了叶片复杂曲面磨削精加工的技术难题。成果已应用于核电汽轮机组叶片制造和新型航空发动机叶片制造领域，成为高质量叶片制造的必要手段。

项目成果的创新点如下：

1. 创造性地提出内置砂带装置单元化的中空C轴式BC双摆头结构，研制出国内首台公开展示的高动态性能九轴六坐标联动数控砂带磨床，实现了核电叶片复杂曲面高效、高质量的六坐标联动磨削精加工，具有国际独创性和先进性。

2. 提出水平布置多砂带装置的六坐标联动数控砂带磨床新型结构，实现微接触力控制磨削，满足航空发动机叶片0.1-0.2mm薄进排气边磨削精加工要求，实现了包括叶身型面、进排气边、叶根圆角、阻尼台过渡区在内的叶片集成磨削精加工。

3. 提出了双矢量控制的编程算法，自主研发了六坐标联动数控砂带磨削加工工艺编程软件，具备六坐标联动轨迹光顺、加工参数优化和仿真、后置处理等功能，实现了自动编程与自动加工。

4. 自主研制了六坐标联动数控砂带磨削国产专用数控系统，实现了三回转、三直线的六轴联动数控插补控制，满足了复杂叶片的多轴联动控制要求。

项目取得授权发明专利5项，实用新型和软件著作权7项，发表科技论文5篇，为企业培养技术骨干25名，培养工程博士研究生3名，硕士研究生10名。

成果应用于东方汽轮机有限公司大型无锡透平叶片有限公司，累积生产大型叶片近7万片，价值超过10亿元，其中配套AP1000核电机组8台。成果还应用于西安航空发动机股份有限公司某型号发动机风扇叶片生产，保障了新型航空发动机的制造质量。

此外，项目成果为黎明航空发动机集团、中国商发的新型航空发动机研制，空军装备部5719厂叶片再制造修复、中航惠阳螺旋桨有限公司新型空气螺旋桨研制，昌河飞机工业公司新型直升机桨臂制造提供了先进制造工艺支持。

该成果属先进制造与重大装备领域数字控制机床叶片类复杂曲面零件是汽轮机、燃气轮机、航空发动机等能动力装置的关键零件，其几何精度和表面质量直接影响能源动力设备的工作效率，其质量的一致性直接影响动力机械安全运行。该项目旨在解决以核电汽轮机叶片和航空发动机叶片为代表的复杂叶片型面六坐标联动数控磨削精加工难题，打破国外技术垄断，改变五轴铣削加工叶片型面被手工磨削抛光破坏的工艺不匹配现状，为核电、燃机和航空发动机制造提供先进的工艺手段，为能源战略和国防安全的自主可控提供亟需的支撑条件。项目通过产学研用合作，研制出自主知识产权的叶片六坐标联动数控砂带磨床和编程系统，解决了叶片复杂曲面磨削精加工的技术难题，成果应用于核电汽轮机组叶片制造和新型航空发动机叶片制造领域，成为高质量叶片制造的必要手段，项目成果的创新点如下：1.创造性地提出内置砂带装置单元化的中空C轴式BC双摆头结构，研制出国内首台公开展示的高动态性能九轴六坐标联动数控砂带磨床，实现了核电叶片复杂曲面高效、高质量六坐标联动磨削精加工，在国际上具有独创性和先进性。2.提出水平布置多砂带装置的六坐标联动数控砂带磨床新型结构，实现微接触力控制磨削，满足航空发动机叶片0.1-0.2mm薄进排气边磨削精加工要求，实现了包括叶身型面、进排气边、叶根圆角、阻尼台过渡区在内的叶片集成磨削精加工。3.提出了双矢量控制的编程算法，自主研发了六坐标联动数控砂带磨削加工工艺编程软件，具备六坐标联动轨迹光顺、加工参数优化和仿真、后置处理等功能,实现了自动编程与自动加工。4.自主研制了六坐标联动数控砂带磨削国产专用数控系统。实现了三回转、三直线的六轴联动数控插补控制，满足了复杂叶片的多轴联动控制要求。项目取得授权发明专利5项，实用新型和软件著作权7项，发表科技论文5篇，为企业培养技术骨干25名，培养工程博士研究生3名，硕士研究生10名。成果应用于东方汽轮机有限公司大型无锡透平叶片有限公司，累积生产大型叶片近7万片，价值超过10亿元，其中配套AP1000核电机组8台。成果应用于西安航空发动机股份有限公司某型号发动机风扇叶片生产，保障了新型航空发动机的制造质量。此外，项目成果为黎明航空发动机集团、中国商发的新型航空发动机研制，空军装备部5719厂叶片再制造修复、中航惠阳螺旋桨有限公司新型空气螺旋桨研制，昌河飞机工业公司新型直升机桨臂制造提供了先进制造工艺支持。