2011年10月17日，中國首架（jià）A380飛機由北（běi）京飛往廣州，開始正式投（tóu）入商業運營，開啟了中國民航的大飛機時代。同時，也引發了業內近期討論最多的一個話題：中（zhōng）國航企究竟該把有限的資金（jīn）投向更先進、更環保的大飛機，還是更經濟、更保險的小飛機？

目前，中（zhōng）國民航共擁（yōng）有在役（yì）飛機約1750架，波音公司（sī）預測到2030年，中國民航的機隊規模將擴大到約5930架（jià），是目前的3倍以上，中國將成為美國以外的全球最大（dà）飛機市場；空（kōng）客方麵，發布的《2011年至2030年（nián）全球市場展（zhǎn）望（wàng）》預言，未來20年中，中國（guó）航空（kōng）市場將保持（chí）7.2%的年均增（zēng）長率，是全球增長最快（kuài）的市場之（zhī）一。

可見，無論是大飛機，還（hái）是小飛機，我（wǒ）國航空工（gōng）業的投資規模都將十分龐大，這也必將推動機床工具等裝備製造業（yè）的發展。

一、現代飛機結構件的（de）發展方向

1.結構特點

現代飛機為滿足高速、高機動、高負載和遠（yuǎn）航程等性能要求，大（dà）量地采用新技術、新結構、新材料（liào），其（qí）零件越來（lái）越向（xiàng）尺寸大型化、型麵複雜化、結構輕量化、材料（liào）多元（yuán）化和製造（zào）精密化發展。如飛（fēi）機機身結構件的典型（xíng）零件梁、框（kuàng）、肋、壁板、桁條以及航空發動機的關鍵件機（jī）匣、各類（lèi）葉片和整體葉盤等，其輪（lún）廓大而形（xíng）狀各異。為了減輕飛機的重量（liàng），增加（jiā）飛機的機動性及有效載荷和航程，現代飛機都進行了輕量化設（shè）計，廣泛采用高強度（dù）的新型輕質材料（liào）。而為了提高零件的強度和可靠性，主要采用了整體毛坯件和薄壁整體框架結構（gòu），零件材料除了大量采用鋁合金外，還廣泛采用鈦合金、耐高溫合金、高強度（dù）鋼、複（fù）合材料和工程陶（táo）瓷等難加工材料。

2.工藝特點

各類零（líng）件規格尺寸和結構相（xiàng）差懸（xuán）殊，機床工具等工藝裝備通用性不高。如加工機身結構件需要采用高剛性的高效、大型、高速機床，加工（gōng）發動機關鍵件需要采用精度及柔性高的精密機床，加工機載設（shè）備零件的需要采用多功能的（de）複合機床。

現代航空製造業所（suǒ）麵臨的通常都是多品種、小批量、短生產周（zhōu）期（qī）的生產任務，因此要（yào）求工藝係統有較高的響應速度。

產品零件（jiàn）結（jié）構複雜，加工難度大。零件的外形涉及（jí）機身外形、機翼外（wài）形、翼身融合區（qū）等（děng），多數零件與飛機的氣動外形相（xiàng）關，周邊輪（lún）廓與其他零件還有複雜的裝配協調關係。

零件切削加工量大。由於越來越多的采用整體結構設計，使得需要切削加工的零（líng）件數量大幅增加，而且大部（bù）分零件在切削（xuē）過程中（zhōng）材料去除量非常大，部分飛機結構件的材料去除率達（dá）90%以上。

薄壁、易產生加工變形。存在大量的薄壁、深腔結構，為典型的弱剛性結（jié）構。

加工精度高。由於要實現（xiàn）無餘量裝配，對工藝分離麵的對縫、間（jiān）隙等要求十分嚴格，零件製造精度要求高（gāo）。

刀具及（jí）切削參數選（xuǎn）用困難。由於刀（dāo）具工業的發展趕不上新材料（liào）的開發和應用步伐，又缺少加工切削數據庫的支（zhī）持，使得如何合理選擇刀（dāo）具和科（kē）學選用（yòng）加工參數成為（wéi）工（gōng）藝技術的一個難點。

 3. 發展趨（qū）勢

實現產品全生命周期的（de）數字化（huà）管（guǎn）理是發展的核心。包括數字化（huà）樣機、數（shù）字化設計、數字化加工、數字化裝配、數字化檢測及數（shù）字化信息管理等，最終達（dá）到完全實現產品在各個階段的信息（xī）集成與（yǔ）共享。

新型複合材料的（de）應用比例（lì）越來越大。以碳纖維為代（dài）表的（de）陶瓷基、樹脂基及高溫複合材料將不斷地開發出來並應用於現代飛機上，給（gěi）機床及（jí）刀具工業提（tí）出了新的要求。

航空整體結構件（jiàn）將取代傳統的“多件連接”的結構形式，複雜形（xíng）狀構件（jiàn）的整體精密成形和“鍛造+切削加工”的（de）生產方式將成為航空結構件發展的必然趨勢。

數控複合加工技術是提高加（jiā）工效率、增加裝備柔性、保證（zhèng）產品（pǐn）質量的有效手（shǒu）段，必將成為航空製造業主要采用（yòng）的零件加工技術。

高速、高效的（de）切削加工技術需（xū）求強烈，發展迅速，推廣應用的前景廣闊。

為減少切削量（liàng）和實現無餘量裝配，成形技術和加工技（jì）術日趨精（jīng）密化。

虛擬製造（zào）和網絡加工技術將廣泛（fàn）應（yīng）用。以仿真技術為基礎的虛擬製（zhì）造技術能夠大幅縮短產品的研製（zhì）周期，提高產品合格率。而基（jī）於網絡的加工技術可（kě）以組建產品（pǐn）級的動態企業聯盟，從而（ér）實現協同設計和異地製造。

二、飛機結構件對數控設備的（de）加工要求

飛機製造中需要用機床加工的典型零件，主要有飛機機身結（jié）構件和發（fā）動機的關鍵零件兩部（bù）分：

1.機身（shēn）結構件典型零件

飛（fēi）機機身結構（gòu）件的（de）典型零件有梁、筋、肋板、框、壁板、接（jiē）頭、滑（huá）軌等類零件。以扁平件、細長件、多腔件和超薄壁隔框結構件為主。毛坯為板材、鍛件和鋁合金擠壓型材。材料利（lì）用（yòng）率僅為5%-10%左右，原材料（liào）去除量大。

    機身結構件典型零件的結構特點 （1）件的輪廓尺寸越來越大。如有的（de）梁類零件的長度已達到13m。 （2）零件的變斜角角度變化大，超薄壁等（děng）。最薄處尺寸隻有0.76mm左右（yòu）。（3）零件（jiàn）的（de）結構越來（lái）越複雜（zá），很多零件（jiàn）采用整體結（jié）構。 （4） 零（líng）件的尺寸精度和表麵質量要（yào）求越來越高，如有些零件加工後出（chū）現的毛刺（cì）等缺陷，不允許（xǔ）用人工去除。

    加工飛機（jī）機身典型零件所需主（zhǔ）要設備：（1）三坐標加工中心，如大型龍門立（lì）式加工中心； （2）五軸聯動加工中心，如大型（xíng）龍門立式加工中心，應配（pèi）備A/B擺角銑頭或A/C擺角銑頭； （3）從（cóng）發展考慮，需要大型龍（lóng）門式雙主軸五坐標加工中（zhōng）心，工作台尺寸5m×20m，用於加工梁類零件； （4）加工鋁合金（jīn）件需要大功率高速加工中心（xīn），功率≥40kW，主軸轉速20000r/min以上，帶兩（liǎng）坐標擺角（jiǎo）銑頭（tóu）； （5）由於整體鋁合金件切削加工去除量大，為便於排屑，最好需要工作台可以（yǐ）翻轉90°的（de）臥式加工中心，目前，國內尚無這種臥式加工中心； （6）飛機機身結（jié）構件品（pǐn）種（zhǒng）多，形狀各（gè）異，且工藝剛性差，需（xū）用大量卡具。為降低成（chéng）本，縮短生產準備周期，需要各種柔性卡具； （7）鈑金成（chéng）形件主要涉及蒙皮、型材、導管等曲麵成形，要求成形（xíng）精準（zhǔn）。為保證製造精（jīng）度，需要大規格蒙皮拉伸機；蒙（méng）皮滾彎成形機；還有三軸滾校平機、型材拉彎機、導管成形機等（děng）。飛機（jī）部件裝配還需自動鑽鉚設備；（8）為減輕飛機重量，複合材料的應用越來越多，製作複合（hé）材料構件需要鋪（pù）帶機等（děng）等。    

2.飛機發動機的關鍵件與加工要求

飛機（jī）發（fā）動機的關鍵件有機匣、各類葉片（piàn）和整體葉盤。

機匣加工：

航空發（fā）動（dòng）機機匣（xiá）有三類，一（yī）類是（shì）對開環形結構，一類是整體環形結構，還（hái）有一（yī）種是異形殼（ké）體。機匣（xiá）材料是一種難加工的耐高溫的高強度鈦合金材料。機（jī）匣又是（shì）薄壁、弱剛性結構，型麵複雜（zá），精度要求高，加工難度大（dà）。機匣是（shì）大型（xíng）零件，一台推力為15000公斤航（háng）空發動機機匣直徑為（wéi）φ800mm。大飛機的（de）大型風扇機匣外形尺（chǐ）寸φ1823.5mmx546mm，最薄（báo）處壁厚3mm。所以，機匣（xiá）加工需要中、大型多功能、高精度數控機床。如加工直徑為（wéi）φ2000mm的數控立車和精密數控（kòng）立車；工作台尺寸為2400mm×5000mm的龍門式五（wǔ）軸聯動加工中心，需具備雙工位、在線測（cè）量和（hé）仿（fǎng）真功能，刀庫容量60把刀左右，數控係統具有（yǒu）高級編程功能，工作台3000mm×5000mm的龍門式數（shù）控鏜（táng）銑床（chuáng）。

葉片加工：

航空發動機的葉片材料為耐高溫的鈦合金材料，需用五軸聯動加（jiā）工中心，五軸高速龍門銑等加工（gōng）葉（yè）片形麵。葉（yè）根榫頭（tóu）的加工需用拉（lā）床和緩進給強力磨床，並希望（wàng）緩進給強力磨床具有換（huàn）砂輪功（gōng）能和滾輪修（xiū）砂輪裝（zhuāng）置（zhì），還需要有在線測量、程序調整和自動補償（cháng）功能。

葉片形麵用電解加工可大大提高加工效（xiào）率，還需用數控六軸砂（shā）帶拋光設備拋光。希望有葉片形麵檢（jiǎn）測設備（bèi）。

大型（xíng）寬弦空心風扇葉（yè）片采用（yòng）寬弦、空心、帶阻尼凸台（tái）結構，直徑φ1600mm以上，風（fēng）扇葉尖速度高達457m/s,選用重量更輕（qīng）的鈦（tài）合金或樹（shù）脂基材料，製（zhì）造這（zhè）類葉片需（xū）要五坐標葉片銑床；自動拋光機；組合封焊和擴散連接及超塑成形設備等。

葉片有很多冷卻用的小孔，用（yòng）電脈衝打孔，比用激（jī）光打（dǎ）孔好（激光打孔有硬化層），但現在，電加工打孔機床沒（méi）有打孔深淺的顯示，操（cāo）作困難。希望能解決這（zhè）個問題，能顯示打孔（kǒng）的（de）深淺。而耐1100°C高溫的鎳基單晶渦輪葉片具有很好的高溫強度和綜合性能，葉片上有（yǒu）許多直徑為φ0.3～φ0.4mm的冷卻氣膜孔，製作這類葉片，需要定向/單晶熔鑄爐、陶瓷型芯焙燒爐（lú）、製芯機（jī）、磨削（xuē）中心、數控緩進給磨床以及葉片製孔的電（diàn）液束流設備和小孔（kǒng）加工單元等（děng）裝置。

整體葉（yè）盤加工：

整體葉盤是薄壁盤類零（líng）件，葉盤圓周上（shàng）有（yǒu）裝葉（yè）片的榫（sǔn）槽。直槽可用拉削加工（gōng）和磨削加工。圓弧形榫槽可用銑削和成形磨加工，但圓弧形榫槽的檢測困難。葉環（huán）和葉盤（pán）的加工需要數控臥車、精密數控立車。要求加工機床（chuáng）的剛性好，定位精度高，定位（wèi）精度約為2～3μm。整體葉盤的葉片部分，可用五軸高（gāo）速加工中心加工，還可以用電火（huǒ）花成形加工。重型燃機葉盤直徑可達2000～3000mm，需要用砂輪線速（sù）度100m/s以上的高速磨床加工。

    加工發動機關鍵零件所需的主要設（shè）備有： 帶A/B擺角銑頭或A/C擺角（jiǎo）銑（xǐ）頭的五軸聯動加工（gōng）中心； 五坐標葉片銑床； 整體葉盤高效加工中心； 工（gōng）作台3000mm×5000mm數控龍門鏜銑床； 精密（mì）數控立式車削中心； 數控立式車床； 精密數（shù）控車床； 車銑複合加工中心； 榫齒倒圓專用加工中（zhōng）心； 激光熔覆加工機（jī）床； 電火花銑削加工機床； 數控臥式（shì）車（chē）床； 數控立式磨床； 數控緩進給磨床； 端麵弧齒磨床； 高速轉子葉尖磨床（chuáng）； 700t電動螺旋壓力機； 板類件無模多點成形壓力機； 定向/單晶熔鑄爐； 用（yòng）於葉片製孔的電液束流設備、小孔加工單元以（yǐ）及真空熱處（chù）理爐等等。

上述設備要求機床具有足夠（gòu）的剛性，操作簡單，人機界麵清楚，具備樣條插補（NURBS）功能,過程均勻控製，以減少對拐角處加工精度的影響，還具有在（zài）線測量和仿真功能。

目前，我國航空製造技術雖然（rán）取得了長足的進（jìn）步，但與國（guó）外發達國家相比還（hái）是存在較大的差距。主要表現在數控加工技術的應用水（shuǐ）平整體不（bú）高，與（yǔ）優（yōu）質高效的加（jiā）工（gōng）要求相去甚遠；對新（xīn）型機床的（de）性能及其（qí）加工技術（shù）掌握不夠；部分關鍵零件的工藝還依賴於個人的經（jīng）驗，工（gōng）藝能力普遍不足；切削工具的製造、管理和配套水平低，刀具及其（qí）切削參數的選用缺少科學依（yī）據，製（zhì）造成本居高不下；航空製造數據庫還沒有係（xì）統的建立起（qǐ）來，各先進製造單元（yuán）大多數（shù）還處於獨立運行狀態，集成度差，未能（néng）形成（chéng）先進製造技術的綜合實力。

國家重大裝備的發展需求，給機床工具產業的發（fā）展（zhǎn）指明了方向。針對航空航天裝備的需（xū）求與發展（zhǎn）特點，如何滿足航空航天（tiān）工業對製造（zào）裝備的需求，更好（hǎo）地服務於航空航天工業是機床工具企業必須（xū）解決的問題（tí）。

大（dà）力發展多功能的複（fù）合機床。雖然目前有的加工中心已實現能將（jiāng）車、銑、鏜、磨、拋光等多種（zhǒng）機加工工序複合在一台機床上，但這仍（réng）不能完全滿足未來航空關鍵零件的加工。而將（jiāng）機械加工與激光、電、化學、超聲波（bō）等不同機理的加工方法（fǎ）進行複合，兼備多種不同工（gōng）藝特點的複合加工機床在今後的航空航天製造業中將（jiāng）有廣闊的發展應用前景。

協調機床主機與數控係統、功能（néng）部件、切削（xuē）刀具和測（cè）量裝備的平衡發展，完善產品功能，提高（gāo）關鍵配套設（shè）備自主開發和製造（zào）能力。

深入進行（háng）用戶的加工工藝研究（jiū），開發（fā）成套的機床裝備和工藝技術。裝備服務於工藝，工藝是裝備的目的，為實現（xiàn）工藝與裝備的緊密（mì）融合，機床企業必須了解（jiě）和熟悉用戶工藝，關注用戶製造（zào）工藝技（jì）術發展的動態，準確地為產品進行市場定位，研發滿足用戶要求的新裝備（bèi）。力爭（zhēng）在提供（gòng）給用戶機床（chuáng）設備的同時，也提供工藝技術上的整體（tǐ）解（jiě）決方案，以提升企業和產品的競爭力。

重視係統設（shè）計，融入信息技術，推行數字化（huà）製造，大力提高機床裝備的製（zhì）造工藝水平和整機（jī）的可（kě）靠性及（jí）穩定性。

在機床裝備研發技術路線上，堅持以數字化為主體，以集成化為手段，以複合化為（wéi）特色，以高速化、精密化和綠色化為目標，突出（chū）自動化、網（wǎng）絡化，並最終實現智能化。