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中國(guó)航空航天業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

        新中國(guó)成立以來(lái)，在幾代航天人的不懈努力下，中國(guó)的航空航天業(yè)從無(wú)到有，從小到大的發(fā)展了起來(lái)，并在一些重要領(lǐng)域已經(jīng)躋身于世界先進(jìn)行列。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和航空航天科學(xué)技術(shù)的不斷提高，中國(guó)航空航天業(yè)正面臨著前所未有的機(jī)遇，有著廣闊的發(fā)展空間。“神七”飛天，“嫦娥一號(hào)”繞月探測(cè)衛(wèi)星的成功發(fā)射，大飛機(jī)、新支線飛機(jī)等民用航空及通用航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，都將很大程度的推動(dòng)中國(guó)的航空航天工業(yè)步入快速發(fā)展階段。

        航空航天制造業(yè)是整個(gè)行業(yè)的基石。只有掌握了先進(jìn)的制造技術(shù)，才能生產(chǎn)出高性能的航空航天產(chǎn)品。在未來(lái)的一段時(shí)間，航空航天制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)主要有：產(chǎn)品信息集成程度越來(lái)越高，數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、管理一體化；零件的復(fù)雜程度不斷提高，大量零件采用整體結(jié)構(gòu)、輕型結(jié)構(gòu)和滿足特定需要的特殊結(jié)構(gòu)，新工藝將在零件加工中不斷涌現(xiàn)；鈦合金和復(fù)合材料等新材料在零件中的應(yīng)用比例將越來(lái)越大；航空航天產(chǎn)品對(duì)零件的壽命和可靠性要求越來(lái)越高，產(chǎn)品更新周期日益加快，因而對(duì)零件加工精度和加工效率的要求越來(lái)越高。

航空航天業(yè)對(duì)機(jī)床裝備的要求

        機(jī)床工業(yè)作為裝備制造業(yè)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，它的地位不言而喻。數(shù)控加工設(shè)備已經(jīng)成為航空航天產(chǎn)品制造的主要需求之一。未來(lái)幾年，航空航天工業(yè)對(duì)于機(jī)床工具裝備的需求無(wú)論是在數(shù)量上還是水平上都將大幅度增長(zhǎng)。同時(shí)航空航天業(yè)也對(duì)機(jī)床裝備提出越來(lái)越高的要求。

機(jī)床應(yīng)具有大功率、大扭矩、高剛性

        鈦合金作為一種新型結(jié)構(gòu)材料，具有密度小，比強(qiáng)度高，熱強(qiáng)度好，能耐各種酸、堿、海水、大氣等介質(zhì)的腐蝕等一系列優(yōu)良的力學(xué)、物理性能，因此在航空航天業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。當(dāng)今的F-22戰(zhàn)斗機(jī)中則占到了39％；B787客機(jī)和C-17軍用運(yùn)輸機(jī)的鈦合金用量也分別達(dá)到了15%和10.3%。而且鈦合金是繼鎳基超合金以后的第二大噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)常用材料，占結(jié)構(gòu)質(zhì)量的1/3以上。但是，由于鈦合金切屑變性系數(shù)小，導(dǎo)熱率低，切削時(shí)切削力比較大，切削溫度很高，導(dǎo)致切削功率大，主軸扭矩高。因此要求機(jī)床主軸有更大的扭矩和功率，同時(shí)機(jī)床也要有高剛性的床身和機(jī)床主軸，從而可以抑制工件的變性和振動(dòng)，提高加工質(zhì)量。另外，航空航天產(chǎn)品的零件無(wú)論是體積還是重量一般都非常大，切削時(shí)切削用量很大，材料去除率也很高，這就必然要求機(jī)床具有大功率切削的能力，機(jī)床本身也向重型、超重型化發(fā)展。

機(jī)床應(yīng)具有高速性，精密性

        鋁合金是航空航天制造的主體材料，一般采用高速切削加工。高速切削單位時(shí)間材料切除量提高3～5倍，加工時(shí)間可降至原來(lái)的1/10以下，加工效率高。而零件加工切削力可減少30％左右，使得工件在切削中的變形大大減小，提高了加工精度。切削中切削熱的95％～98％被切屑帶走，減少了工件的熱變形。高速加工激振頻率較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了機(jī)床系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率，因此工件加工時(shí)處于“無(wú)振動(dòng)”切削狀態(tài)，這就會(huì)獲得較高的加工表面質(zhì)量。航空產(chǎn)品零部件中的薄壁、筋板結(jié)構(gòu)比較多，加工精度和加工質(zhì)量要求高，加工時(shí)易發(fā)生變形，因此這種結(jié)構(gòu)也特別適合高速加工。因此航空航天制造用機(jī)床應(yīng)具備高速加工的能力。航空航天業(yè)是高精密領(lǐng)域，對(duì)機(jī)床精密性的要求也很高，機(jī)床多為高精密的數(shù)控機(jī)床，比如精密數(shù)控車床和車削中心、立臥轉(zhuǎn)換4-5軸銑削中心、高精度數(shù)控萬(wàn)能磨床等。

機(jī)床應(yīng)實(shí)現(xiàn)復(fù)合化、自動(dòng)化

        航空航天產(chǎn)品的很多零件結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，還有機(jī)械加工困難的窄槽、異型孔、微孔等等，這就需要多個(gè)工序和不同類型的機(jī)床來(lái)完成加工，這就造成了效率低下。為了解決這個(gè)問(wèn)題，航空航天制造機(jī)床的復(fù)合化程度越來(lái)越高，這樣在機(jī)床上一次裝夾，就可完成多個(gè)甚至所以的加工工序，大大提高了加工效率。同時(shí)，航空航天制造用機(jī)床還應(yīng)該具備自動(dòng)裝夾找正、過(guò)程監(jiān)控與誤差補(bǔ)償?shù)饶芰Γ@樣才能大大提高加工效率和質(zhì)量。

航空航天業(yè)中廣泛應(yīng)用的機(jī)床類型

        航空航天結(jié)構(gòu)件一般采用整體設(shè)計(jì)，通常尺寸和重量都較大。龍門結(jié)構(gòu)機(jī)床由于結(jié)構(gòu)剛性好、加工范圍大、占地面積小、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，成為航空航天大型數(shù)控加工機(jī)床結(jié)構(gòu)的首選。這種機(jī)床的寬度一般在2.5米以上，單龍門工作臺(tái)的長(zhǎng)度為12米左右，而雙龍門工作臺(tái)為28米左右。下圖為北京第一機(jī)床廠生產(chǎn)的數(shù)控動(dòng)梁龍門系列鏜銑床，它的工作臺(tái)行程為8米到73米。而龍門結(jié)構(gòu)機(jī)床中，多龍門多主軸的機(jī)床占了很大一部分比例，這種結(jié)構(gòu)的機(jī)床能顯著提高加工效率和工作臺(tái)的利用率。
 

        并聯(lián)機(jī)床也是航空航天領(lǐng)域受歡迎的機(jī)床之一。自1994年起，并聯(lián)機(jī)床開(kāi)始風(fēng)靡全球，曾有人把并聯(lián)機(jī)床的誕生稱為21世紀(jì)的機(jī)床革命。這種機(jī)床具有敏捷加工、一次裝夾加工、復(fù)合角度加工等優(yōu)點(diǎn)，非常適合航空航天零件制造。美國(guó)波音公司是第一家在實(shí)際生產(chǎn)中采用并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床的公司。1996年至今，第一臺(tái)機(jī)床并聯(lián)機(jī)床一直在高質(zhì)高效的加工生產(chǎn)波音727和737的底梁部件。歐洲空中客車公司也已應(yīng)用并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床多年, 主要用于大型飛機(jī)結(jié)構(gòu)件上鉆孔與切邊。下圖是哈量集團(tuán)應(yīng)用瑞典愛(ài)克斯康公司的最新并聯(lián)機(jī)床技術(shù)開(kāi)發(fā)的LINKS－EXE700新一代并聯(lián)機(jī)床，可滿足航空航天業(yè)需要的靈活加工技術(shù)。
 

        目前在航空航天制造業(yè)廣泛使用的機(jī)床設(shè)備種類很多，主要有：高速加工中心、多軸聯(lián)動(dòng)加工中心、雙主軸車削中心和車銑中心、精密磨床和復(fù)合磨床、精密電加工機(jī)床、精密大型龍門鏜銑床和精密落地鏜銑床、高效數(shù)控專機(jī)等。這些機(jī)床的市場(chǎng)占有量很大，也是航空航天客戶引進(jìn)比較多的機(jī)床。

國(guó)內(nèi)機(jī)床商為航空航天提供機(jī)床的現(xiàn)狀

        與普通的數(shù)控機(jī)床相比，航空航天數(shù)控機(jī)床有著規(guī)格大、聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)多、控制功能強(qiáng)、主軸轉(zhuǎn)速范圍大、坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)精度高等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)床設(shè)計(jì)制造的難度很大，造價(jià)也比較高。目前我國(guó)航空航天制造業(yè)的機(jī)床設(shè)備大部分是從國(guó)外進(jìn)口的，國(guó)產(chǎn)機(jī)床設(shè)備占的比重比較小。出現(xiàn)這種狀況的原因主要是國(guó)產(chǎn)機(jī)床裝備的水平不能滿足航空航天制造的要求。目前，國(guó)內(nèi)機(jī)床裝備在精度、穩(wěn)定性、可靠性、售后服務(wù)方面同進(jìn)口機(jī)床還存在著一定的差距。國(guó)內(nèi)只有少數(shù)的機(jī)床生產(chǎn)廠家可以提供用戶滿足要求的技術(shù)成熟的可靠產(chǎn)品。

        近些年國(guó)產(chǎn)機(jī)床與進(jìn)口機(jī)床之間的差距也在縮小。國(guó)產(chǎn)機(jī)床在高速、高精、多軸、復(fù)合等方面都有較大突破，尤其是龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床更為突出。北京一機(jī)、濟(jì)南二機(jī)、沈陽(yáng)機(jī)床廠、江蘇多棱等多家實(shí)力雄厚的國(guó)內(nèi)機(jī)床商已經(jīng)推出了多種五軸聯(lián)動(dòng)龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床。目前我國(guó)航空工業(yè)采購(gòu)國(guó)產(chǎn)機(jī)床設(shè)備的比例從以前的10%~20%上升到30%~40%。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，隨著機(jī)床制造技術(shù)的不斷發(fā)展和國(guó)內(nèi)機(jī)床制造商的不斷努力，國(guó)產(chǎn)機(jī)床肯定能占據(jù)大部分的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，為中國(guó)航空航天業(yè)提供更優(yōu)質(zhì)的數(shù)控機(jī)床，滿足航空工廠的要求。

國(guó)際金融危機(jī)對(duì)航空航天業(yè)和機(jī)床業(yè)的影響

        由美國(guó)次貸危機(jī)引起的金融危機(jī)席卷全球，給世界經(jīng)濟(jì)帶來(lái)沉重的打擊，航空航天業(yè)也不能幸免，許多航空公司陷入了困境。近期我國(guó)三大航空集團(tuán)已取消或縮減了部分國(guó)內(nèi)和國(guó)際航班。中國(guó)第一家民營(yíng)航空公司奧凱航空于2008年12月3日接到了民航總局的“停飛令”，已經(jīng)面臨破產(chǎn)的境地。航空公司融資和經(jīng)營(yíng)出現(xiàn)困難，會(huì)推遲或者取消航空制造的訂單，進(jìn)而會(huì)影響到航空制造商。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年上半年全球新增飛機(jī)訂單總數(shù)不到去年一半。金融危機(jī)已經(jīng)對(duì)航空業(yè)產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響。

        面對(duì)金融危機(jī)，我國(guó)的航空制造產(chǎn)業(yè)也表現(xiàn)出了強(qiáng)勁的生命力。2008年珠海航展期間，中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司與美國(guó)通用航空公司簽署25架ARJ21支線客機(jī)購(gòu)機(jī)協(xié)議，中國(guó)制造的飛機(jī)將第一次翱翔北美的天空。與此同時(shí)，幸福航空與西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)簽 下購(gòu)買新舟60飛機(jī)意向合同，首批3架新舟60飛機(jī)將在2009年2月前陸續(xù)交付并投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。展望未來(lái)，隨著大飛機(jī)項(xiàng)目的進(jìn)展，我國(guó)航天事業(yè)的不斷進(jìn)步，中國(guó)航空制造業(yè)必然會(huì)沖破金融危機(jī)帶來(lái)的阻礙，前途仍然一片光明。同時(shí)，這次金融危機(jī)對(duì)我國(guó)的機(jī)床制造業(yè)也是一個(gè)警示。中國(guó)機(jī)床制造商只有不斷提升自己的技術(shù)實(shí)力和服務(wù)水平，才能更好的推動(dòng)航空航天制造業(yè)前進(jìn)，才能使自己在日益加劇的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。