国产数控机床优秀合作项目——N850精密数控电火花成形机床

文 北京市电加工研究所

2011年4月12日，由国家发改委、工信部、能源局和国防工业局联合主办的“军工行业与能源装备领域国产数控机床应用座谈会”在北京隆重召开。大会表彰了“国产数控机床优秀合作项目”。北京市电加工研究所与西安航空动力股份有限公司合作项目“N850精密数控电火花成形机床”喜获殊荣。此次全国共有10个项目获此殊荣。

我所研制生产的“N850精密数控电火花成形机床”是在国家高档数控机床与基础制造装备科技重大专项的大力支持下完成的，其功能和加工工艺指标代表着国内特种加工行业的先进水平，并已在用户单位西安航空动力股份有限公司关键零部件的工艺攻关中得到了充分验证和使用。

2011年是“十二五”的开局之年。“十二五”是我国工业化进程的重要时期。工业转型升级对装备制造业提出了新要求。装备制造业与军工和能源行业的关系极为密切，是军工和能源行业技术进步和产业升级的重要保障。面对新形势新任务，我们将继续以攻克国家重大、重点任务及国防建设急需的共性技术为己任，坚持自主创新和科技进步，提升行业整体技术水平，为我国经济平稳较快发展作出贡献。

本课题完成了AA50、N850、B50等规格的五轴联动精密数控电火花成形机床的设计、制造、整机集成与联调，其各项参数和功能完全达到了研制目标；完成了ATC系统的控制流程，整体电气及结构设计与样机装配，建立完善了器件的筛选标准；针对钛合金、耐热合金等难加工材料，研制了电火花加工高效、精微脉冲电源；完成了典型复杂零件五轴联动电火花加工CAD/CAM软件包设计及实用性考核，实现了无负载运行稳定；建立了多轴联动数控电火花成形加工机床的检验、装配制造生产线。

本课题主要的创新点为：

1）基于Linux的开放式五轴联动实时数控系统实现复杂空间曲面的电火花加工；

2）五轴联动数控系统的抗干扰与可靠性技术；

3）精密电火花加工电源，实现了耐热合金与钛合金等特殊材料的高效高质量加工；

4）国产化高精度数控转轴A、C轴；

5）应用人工智能技术的钛合金与高温耐热合金等特殊材料的电火花加工工艺及数据库；

6）克服电容效应实现精密电火花加工，获得电火花加工的高表面质量；

7）复杂成形工具电极检测、预调与快速更换技术及系统；

8）五轴联动电火花加工CAD/CAM系统实现复杂结构加工的参数化。

依托本课题，已申请国家发明专利3项、外观造型专利1项，其中2项已获得授权；取得软件著作权3项；在国内外期刊杂志发表论文10余篇，主持制定了行业强制标准“电火花成形机床用自动灭火器 技术条件”，参与制定了国家标准“电火花加工机床电磁兼容性试验规范”。课题成果“精密与微细电加工技术基础研究”获得2010年黑龙江省自然科学二等奖。研制的N850五轴五联动精密数控电火花成形机床荣获中国数控机床CCMT2010春燕奖。

本项目所研制的五轴联动精密数控电火花加工设备基于国内自主技术开发研制，具有针对性强、可拓展性好、价格相比国外要低和不受国外技术限制等特点；装备于国防制造企业，容易形成国防科技工业加工关键件的批生产能力，对我国新一代运载火箭、新型先进武器装备的批量生产起到关键的推动作用。同时，该产品也可应用于船舶、核技术、兵器以及汽车、轻工、生物工程、石油钻探等行业难加工材料、复杂型面类零件的加工。随着国民经济的发展，对高端产品的需求量将大幅度提高。五轴联动数控电火花加工设备将以质优价廉、通用拓展性强等特点为国民经济各行业的发展作出贡献。

本项目所研制的五轴联动精密数控电火花加工设备已成功应用在多家航空航天单位，为这些单位解决了加工工艺难题，同时创造了巨大的经济效益，得到用户的一致认可和好评。

目前，五轴联动的数控电火花加工机床已被多个发达国家列为关键装备，限制向我国出口，严重地制约了我国新一代运载火箭和武器装备等的发展。本项目的研究目标直接针对我国航天航空领域的特种材料、复杂型面关键零件的制造，实现高档数控机床与基础装备的国产化与工程实用化，大大提升了我国电加工行业的核心竞争力与可持续发展能力，为提高我国航天航空及其他领域复杂形面、特殊材料关键零部件的制造水平和批产能力奠定了坚实的基础。