日前，由上海拓璞数控科技股份有限公司（以下简称“拓璞数控”）、上海交大等组成的项目团队凭借“航空航天大型曲面蒙皮/箱底双五轴镜像铣削技术与装备”，获得2022年上海市技术发明奖特等奖。
“该项目共获得发明专利24项、软件著作权15项，实现高端工业母机在大空间高精度关键指标上的提升、共性技术的突破，解决了飞机火箭超大超薄曲面精密加工难题。”拓璞数控董事长王宇晗告诉记者。
这一成果建立在拓璞数控坚持以先进技术为驱动力、深耕高端制造装备的基础上。飞机蒙皮是决定飞机疲劳寿命的主承载零件，占机身面积约80%、重量约21%。其厚度与鸡蛋壳差不多，加工过程中极易出现壁厚不均、铣穿扎洞等问题，是国际公认的难点。为了满足飞机蒙皮高精度制造需求，拓璞数控经过大量算法尝试与验证，自主研发了双五轴镜像铣削机床，发明了实时跟踪工件法向超声动态稳定测厚与闭环控制技术，可加工最小壁厚范围提高了约30%，壁厚精度提高了5倍。
“我们原本拟定了3条镜像铣的核心技术路线。第一条是购买世界最先进的技术，第二条是与国内厂商合作研发，第三条是攻坚克难努力实现自主研发。”王宇晗说，事实证明，核心技术是买不来的，只能靠自己。公司最终选择了第三条技术路线。
研发的过程充满艰辛。“飞机蒙皮是高价值超薄零件，单件价值达百万元。我们开发的第一代镜像铣装备经常把工件铣穿，真不敢把装备交给客户使用。”拓璞数控控制技术负责人姚彬说，经过不断钻研，技术团队给镜像铣安装了压力、厚度等各种传感器，并不断迭代更新控制软件，铣穿工件的频率持续降低，直至完全归零。同时，技术团队发明了卧式双五轴装备新结构和双五轴空间精度和同步精度检测仪器，大幅提升了镜像铣机床应用的可行性。
双五轴镜像铣对精度的要求有多高？姚彬举了一个例子。一次，拓璞数控在临时租借的场地中装配超大行程双五轴镜像铣，客户验收日期临近，但机床几何精度和定位精度始终无法调试合格，大家急得团团转。经过昼夜不停地测试，技术人员终于发现问题所在：原来，厂房旁边的公路上经常有卡车经过，带来的震动在设备上被放大，导致定位误差波动。于是，技术人员将涉及精度调试优化的工作全部安排在鲜有车辆经过的晚上。很快，各项指标数据调试合格，设备顺利完成验收。
与常规刚性零件的加工工艺相比，镜像铣柔性工艺是一种全新工艺，与之配合的工艺软件也经历了从无到有、从不成熟到成熟的过程。经过大量测试，技术团队研发了镜像铣柔性编程加工工艺方法，匹配精度较刚性工件匹配方法提高了10倍，实现了柔性曲面零件上轮廓的精确加工。
通过持续迭代，拓璞数控发明了从柔性装卡到在机建模再到自动加工规划成套工艺系统与软件，实现了镜像铣工艺过程自动化数字化加工，保障了数百种飞机蒙皮的柔性生产。
“技术创新没有止境。”王宇晗表示，拓璞数控将不断夯实技术创新能力，推动产品迭代升级，向更深更广的领域探索，持续为大飞机事业提供技术支撑。 （经济日报记者 李治国 李 景）
