(一)技术特点及优势
本团队研发的难加工材料无变质层精密微小孔复合加工装备具有以下技术特点与优势:
(1)可实现无重熔层、无热影响区、无微裂纹微小孔加工。
(2)六轴联动数控系统,全软件式架构,可适配于Windows、Linux系统平台, 可以满足复杂位姿小孔加工需求,数控系统界面如图1-1所示。
(3)微动进给系统适配方案丰富,可最小加工孔径φ0.05mm,微小孔加工样本和微动进给轴如图1-2和1-3所示。
(4)六点定位系统,能够对复杂零件(例如航空叶品)微小孔准确定位,定位过程如图1-5所示。
(5)掌握电火花加工软件系统(图1-6所示)、电气系统、机械系统、电火花超声复合工艺技术、电火花/铰削复合工艺技术(图1-7所示)、电火花/钻削削复合工艺技术(图1-8所示)方面的核心技术,核心技术自主可控。
(6)电源系统参数丰富,能够满足钨丝电极、铜管电极等对钛合金、高温合金等难加工材料的多样化加工需求。
(7)放电加工的在线检测及修整技术,为提高加工结果的可控性,满足更高水平的小孔加工要求,该技术可对电极、被加工微小孔的在线精修。
(二)应用范围
应用领域为航空、航天、汽车、医疗器械、芯片封装、能源领域微小孔的加工,例如航空发动机气膜孔加工、航天领域喷嘴面板微小孔加工、超高音速飞行器复合材料大深径比精密微小孔加工、高性能柴油发动机喷射系统微小孔加工。
(三)市场前景
以航空发动机叶片的变质层加工需求作为典型应用对象,为其提供系统化的解决方案。根据电火花超声复合系统各个部分的成熟度不同,分步骤实现多轴联动电火花加工装备、超声加工装备、电火花超声复合加工装备的小批生产、中试、大批量产业化,在航空、航天、汽车、军工、医疗、芯片封装、内燃机等行业逐步实现单系列产品、复合加工解决方案的推广,市场前景广阔且明确。
(四)效益分析
(1)社会效益
本项目以航空发动机叶片气膜孔的无变质层加工为典型代表来研制相电火花超声复合加工系统解决方案,整体技术水平达到国际先进水平。系统研制过程中将攻克精密微小孔电火花加工和超声加工装备及工艺方面的若干关键技术,实现加工装备的国产化和工程实用化,达到全面取代进口的国外高端微小孔加工装备的目的。项目成果转化成功,将突破西方国家“高、精、尖”设备对我国的技术壁垒,解决航空叶片气膜孔无变质层加工难题,并逐渐将相关技术推广至其他小孔加工领域。打破高端微小孔电火花加工装备受制于人的局面,全面提升我国相关行业的生产能力。
(2)经济效益
项目成果可孵化系列化的电火花小孔机床、电火花成形机床、超声振动钻削机床、电源系统、工况软件等产品。项目成果转化成功后,预计可实现每年300至500套相关产品的市场销售,可每年创造1-1.5亿市场销售额,经济效益显著。
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