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西航职院创新团队联合西建大突破航空航天领域“卡脖子”技术

近日,西安航空职业技术学院航空制造工程学院豆卫涛高级工程师带领校级“高端装备零部件再制造技术创新团队”联合西安建筑科技大学机电工程学院史丽晨教授团队,共同研发的“航空航天紧固件大盘卷钛合金丝材表面精整无心车床”在西安亮相,经过近8年的跟踪调研、理论研究、反复试验,两校科研团队实现了航空航天紧固件大盘卷钛合金丝材加工之表面精整技术的突破。标志着这项“卡脖子”技术有了新突破,消息传出立即引发国内外学术界的强烈关注。

西安建筑科技大学机电工程学院史丽晨教授

航空制造工程学院豆卫涛高级工程师

据豆卫涛介绍,无心车床本身是对管、棒、盘圆等长圆金属除去表面氧化层、裂纹,生产表面无缺陷的光亮圆材的设备。同时其可替代传统酸洗工艺、普通车床与磨削加工等落后生产工艺,既避免了酸洗造成的水资源污染,也避免了磨削造成的粉尘污染,而且车削下来的废屑可回收再利用。将无心车床引入航空航天紧固件大盘卷钛合金丝材加工之表面精整工艺,既可以大幅度提高工作效率,还可以节能环保,但是如果简单将设备引入该领域,其加工精度很难达到航空航天发展新需求。

目前国内生产无心车床的开发技术还很不成熟,与国外设备结构相似,但在加工精度、切削深度、加工效率、自动化程度等方面有较大差距。针对“钛合金材料本身弹性大、粘性高、化学活性高,加工过程中单位切削力大、散热慢”等材料特点和加工难题,科研团队攻克了超长超细钛合金丝材加工技术、加工快速散热等技术问题,在超长超细棒料表面加工技术、棒料自适应稳定夹持技术、高精度刀盘设计、高精度导向控制技术、高精度联合装配技术等五方面实现了技术升级,并于2019年完成了首台国产高精度无心车床样机制作。

豆卫涛表示,“目前所研制的高精度大盘卷钛合金丝材表面精整无心车床样机,对于单重130公斤长度800m左右的钛合金丝材加工其整根丝材尺寸精度≦0.02mm(成年人的一根头发丝的尺寸大概为0.03-0.05mm左右),表面粗糙度Ra≦1.6μm。使得钛合金切削加工表面粗糙度达到高精加工要求,实现了大盘卷钛合金丝材表面精整。”

该样机经过近两年时间对宝钛集团以及西北有色金属研究院下属钛合金棒线材公司生产的大盘卷钛合金丝材多牌号多批次多规格的样品试生产,对其机械加工工艺等关键参数的多次实验调整,目前该设备以及研发的钛合金丝材加工工艺能够满足航空航天紧固件大盘卷钛合金丝材的尺寸精度及要求。航空航天领域的“卡脖子”技术有望提前彻底得到解决。

在无心车床研发过程中,西安航空职业技术学院创新团队始终把科学研究与教学实践紧密结合起来,密切联系师生、同行,积极参与专业建设、课程建设,深入课堂,深入学生,促进了教学改革的深入和教学质量的提升。成员们在团队合作、专业素质和研究方法等方面得到了锻炼,有力地促进了教师教学科研水平的提高和科研创新能力、爱岗敬业精神的形成,对院系师资队伍素质的整体提升产生了有力推动。

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