“只需2秒鐘左右，脈沖激光束就能完成孔徑0.3毫米、傾斜角25度的發(fā)動機氣膜冷卻孔加工，”在前不久舉行的中國國際機床展和第20屆光博會上，華工科技復雜曲面六軸激光微孔加工裝備一經(jīng)亮相就吸引了眾多觀眾的目光。這款“六軸微雕大師”可一次性完成復雜的空間角度加工，解決了航空發(fā)動機、燃氣輪機的核心部件加工難題，是湖北省打造工業(yè)母機產業(yè)高地建設第一階段的“制造翹楚”標志性產品。目前，產品關鍵核心技術已實現(xiàn)了國產化，并且在給國家的大飛機相關產業(yè)作配套。

1、打破行業(yè)天花板，理想是照亮前路的月光

發(fā)動機作為飛機、航天器的 “心臟”，其性能的優(yōu)劣直接決定了飛行器的戰(zhàn)斗力與競爭力。然而，一個棘手的問題長期困擾著行業(yè)發(fā)展 —— 發(fā)動機燃燒室的散熱難題。“航空發(fā)動機的燃燒室工作時，溫度最高可達 2000 攝氏度左右，如此極端的高溫，對燃燒室的材料和結構提出了近乎苛刻的要求?！表椖垦邪l(fā)負責人介紹，為了提高發(fā)動機的推重比，防止零部件 “熔化”，可以通過激光加工微小直徑、特殊角度的氣膜孔，讓冷卻空氣形成一層有效的降溫保護屏障。但這一方案的實施，面臨著巨大的技術挑戰(zhàn)，核心技術被嚴密封鎖。

根據(jù)熱端部件的特點，華工科技聯(lián)合華中科技大學、下游企業(yè)等多方力量，決定研制出這臺復雜曲面六軸激光微孔加工裝備，讓發(fā)動機在快速降溫的同時，又能給關鍵部位穿上“保護衣”?！皬奈遢S到六軸的躍升，不僅是數(shù)字的變化，更是制造思維的革新”，研發(fā)負責人回憶，2019年初就做了充分的市場、技術調研，走訪下游市場，同時項目實施過程中也為技術選型、采購和調試預留了風險時間。

根據(jù)技術標準，主要裝備精度指標都要求在0.005mm以內，常規(guī)裝配手段、精度檢驗手段已不適用。項目組摸索新的裝配手法，學習新的高精度檢測儀器使用，聯(lián)合攻克裝配技術難關。從理論到實踐，從0.5到0.005，從無到有；敢干、肯干、巧干，用正確的方法和有力的執(zhí)行，去驗證、實現(xiàn)設計目標，不斷嘗試行業(yè)的天花板......

2、心往一處使，一次即做對

“不同于三維五軸激光切割智能裝備，六軸微孔加工設備多一個旋轉軸，使其在加工復雜異形微小孔時，能更靈活地調整激光頭與工件的姿態(tài)，實現(xiàn)更精準的角度控制，同時確保激光脈沖能在恰當?shù)臅r刻，以合適的能量輸出，將激光加工效率發(fā)揮到極致”，項目機械工程師介紹，六軸激光微孔加工裝備的核心需求是極致精度、長期穩(wěn)定性和抗干擾能力，精度需要達到微米級，大理石通過其較低的熱膨脹系數(shù)、良好的穩(wěn)定性、優(yōu)異的抗振性等特性，完美匹配了這些需求。

這臺定位為高精度的精密機床，采用的是大理石基座，跟普通的金屬材料機床相比，大理石機床對設計的要求更高，必須要保證一次性加工完成之后，能滿足后續(xù)各項工序的要求。為此，團隊成員決定一起調研具有代表性的大理石供應商，團隊全程跟蹤，與供應商交流學習。

經(jīng)過調研學習，團隊發(fā)現(xiàn)要保證整機的高精度，僅僅是大理石基座精度高還不夠，其它核心元器件也必須選用高精度級別，并通過力學仿真優(yōu)化設計、關鍵大件的精密磨削加工以及人工鏟刮工藝，與大理石的精度優(yōu)勢做到完美適配，從而實現(xiàn)六軸微孔加工設備微米級的重復定位精度，達到國際先進水平。

“在項目生產裝配過程中，裝配精度設計指標都在0.001mm數(shù)量級，相較常規(guī)激光切割機精度0.01mm的數(shù)量級，不簡單是數(shù)學10倍的關系，它是一個質的躍升。”裝配負責人介紹，項目Y軸橫梁和Z軸立柱為焊接鋼構，易變形。于是，裝配團隊成員通過人工鏟刮、研磨，一點點鏟刮、研磨，一切都奔著保證“精度”指標而努力。

2023年10月，華工科技航空發(fā)動機復雜曲面六軸激光微孔加工裝備交付客戶使用，發(fā)動機的關鍵零部件在采用了該裝備生產后加工精度提升了10%，生產效率提高了15%。

3、敢想敢干，行動拓界

追求100%，是每個研發(fā)人的“天命”。

突破國外復雜曲面六軸激光微孔加工裝備的“卡脖子”關鍵技術，還有許多難關等在前方.....光學自動對焦控制系統(tǒng)便是一道關卡,它是提高設備精度和零件加工質量的一個必要條件?！肮鈱W自動對焦控制系統(tǒng)能在曲面動態(tài)變化過程中，確保激光焦點始終精準聚焦于加工表面?！蹦K研發(fā)負責人介紹，

2024年3月份，團隊對光學自動對焦控制系統(tǒng)核心技術進入了深入剖析，光學自動對焦控制系統(tǒng)包含光學測距傳感器一套和配套控制軟件。經(jīng)過大量技術調研，團隊發(fā)現(xiàn)市面上大多數(shù)傳感器都不能與六軸設備相適配，只有同軸光電傳感器才能與設備進行適配?！拔覀兡懿荒芨鶕?jù)同軸光電的原理自己研發(fā)光學測距傳感器呢？”一個大膽的想法在團隊成員的腦海中閃現(xiàn)。

敢想敢干，凡事先干起來,解決問題的方法就在解決問題的路上。團隊與中國科學技術大學展開了技術合作，一場技術攻關就此拉開帷幕......

“首先，我們根據(jù)同軸光電傳感器原理搭建了桌面光路系統(tǒng)樣機，進行基礎原理驗證，再將桌面樣機進行光學工程樣機的過渡?！蹦K研發(fā)負責人介紹，光學就是失之毫厘,差之千里，稍微有一點偏差，獲取信號的質量就會受到影響。團隊花了4個月的時間分析每一個元器件，不斷的測試優(yōu)化，完成光學傳感器工程樣機的研制和技術突破，焦點位置精度在0.5毫米以內，達到國外設備同等水平。

“未來，我們將順應全球激光加工趨勢，持續(xù)研發(fā)世界一流、國內頂尖的高精度多功能激光加工裝備，圍繞異型復雜曲面構件、難加工材料的高速高精、低損傷激光復合加工需求，開展包括水導激光在內的工業(yè)化應用的國產化進程，重點突破“卡脖子”難題，在航空發(fā)動機、燃氣發(fā)電、船舶動力等領域打造應用示范標桿,打造激光加工裝備領域世界一流工業(yè)母機企業(yè)?！表椖垦邪l(fā)負責人說。

從“被卡脖子”到“握命脈”,這不是終點，而是新征程......

關于華工激光

華工激光是中國激光工業(yè)化應用的開創(chuàng)者、引領者，全球激光加工解決方案權威提供商。我們全面布局激光智能裝備、量測與自動化產線、智慧工廠建設，為智能制造提供整體解決方案。

我們深刻把握制造業(yè)發(fā)展趨勢，從精密微納激光裝備到超高功率激光裝備，為您提供包括全功率系列的 激光切割 裝備、 激光焊接 裝備、 激光清洗 裝備、 激光標記 裝備、 激光熱處理 裝備、 激光3D打印 裝備、 激光打孔 裝備、 檢測 裝備、激光器及各類配套器件、 激光加工 專用裝備等產品及 解決方案。