曲寧松特種加工技術(shù)專家

■ 曲寧松 Qu Ningsong

長江學者特聘教授

Chang Jiang Scholar

南京航空航天大學教授、博士生導師

Professor and Doctoral Supervisor of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

：隨著航空制造業(yè)的不斷發(fā)展，電化學加工技術(shù)已被廣泛應用。首先請您簡單介紹一下電化學加工技術(shù)及裝備在國內(nèi)的發(fā)展和應用現(xiàn)狀，以及與國外的主要差距表現(xiàn)在哪些方面？

曲寧松：電化學加工（Electrochemical Machining，ECM）是基于氧化還原原理制造零件的一類特種加工技術(shù)，它包括基于陽極溶解原理的電解加工和基于陰極沉積原理的電鑄。電解加工無論是在加工效率、加工成本、加工質(zhì)量，還是材料的適應性等方面都體現(xiàn)出很大優(yōu)勢。在航空領(lǐng)域中已應用于航空發(fā)動機機匣、壓氣機葉片/整體葉盤、渦輪葉片氣膜冷卻孔等結(jié)構(gòu)/零件的加工，例如：沈陽黎明航空發(fā)動機公司、西安航空發(fā)動機公司將電解加工用于壓氣機葉片、機匣的加工；貴航黎陽航空發(fā)動機公司采用電解加工壓氣機葉片型面；北京航空制造工程研究所采用電液束進行渦輪葉片氣膜冷卻孔的加工，還利用照相電解加工方法進行薄壁群孔結(jié)構(gòu)的加工等。

歐美各國將電解加工技術(shù)作為難切削材料復雜結(jié)構(gòu)的主流制造技術(shù)，投入了大量的經(jīng)費、人力進行研究，取得了很大進展，其研制的設備相比國內(nèi)，成熟度和自動化程度高。同時，國外在航空發(fā)動機等重大裝備的研制中，對于新材料、新結(jié)構(gòu)的研究和應用起步早，開展相應的電解加工技術(shù)研究也比較早，因此，相對來說積累了更多的經(jīng)驗。盡管國內(nèi)多家航空發(fā)動機制造企業(yè)擁有電解加工裝備，但其中的很多設備為20世紀80年代的產(chǎn)品，設備老舊，加工精度、自動化程度較低，很難滿足現(xiàn)代航空工業(yè)對加工精度、加工效率的要求，制造企業(yè)對于高精度的先進電解加工設備及工藝的需求十分迫切。

在電解加工工藝研究方面，我國的研究水平并不比國外低，在若干方面還處于國際先進，甚至是國際領(lǐng)先水平。因此綜合來看，我國的電解加工技術(shù)及裝備未來大有可為。

曲寧松：德國、美國和俄羅斯等在高頻窄脈沖精密電解加工技術(shù)方面的科學研究和工程應用做得最好，已經(jīng)實現(xiàn)了航空發(fā)動機壓氣機葉片、整體葉盤的電解精加工。但需要指出的是，他們不僅僅采用了高頻窄脈沖電解加工電源，還耦合了實現(xiàn)小間隙加工的另一種技術(shù)：振動電解加工。振動電解加工的基本思想是在加工中對陰極施加微幅振動，使加工間隙交替擴大和縮小，強化電解液更新，促進了產(chǎn)物從工件表面剝離，均勻間隙內(nèi)的電導率。它是目前實現(xiàn)精密電解加工的主流技術(shù)途徑，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括小電壓、大電流的高品質(zhì)大功率高頻脈沖電解加工電源、工具精密振動部件、脈沖電流與振動的耦合調(diào)控等。雖然德國、俄羅斯等已經(jīng)基本掌握了該項技術(shù)，但國內(nèi)在此方向的研究還不成熟，需要攻克高品質(zhì)高頻窄脈沖電解加工電源研制、脈沖電流與振動耦合調(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)。

：航空制造中的新材料、高設計標準對電加工裝備（包括機床、刀具、測量設備等）提出了更高的要求，目前國內(nèi)的裝備是否能滿足要求？是否需要采用進口設備？如何解決昂貴的價格與降低成本要求之間的矛盾？為了滿足航空制造的需求，國內(nèi)電加工裝備的研制還需要做出哪些努力？

曲寧松：在航空制造領(lǐng)域中，國內(nèi)機床裝備能否滿足要求，是否采用進口設備，需要進行具體分析。由于歐美制造強國的工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，機床裝備研制能力強，應該說在機床的穩(wěn)定性、成熟度、自動化程度方面目前比我國更勝一籌。但是電加工技術(shù)，特別是電解加工技術(shù)的特點決定了機床必須和工藝緊密結(jié)合，沒有與航空關(guān)鍵部件相適應的電加工工藝，機床也無法充分利用，無法實現(xiàn)精密、高效加工。國內(nèi)相關(guān)的科研院所和高校所做的研究工作更貼合我國的實際情況，針對具體零部件的工藝研究更為透徹，同時也能夠更方便快捷地為航空制造企業(yè)服務。隨著我國裝備制造水平的不斷提高，與國外機床的差距不斷縮小，相信國內(nèi)的電加工制造裝備必然將在航空制造中占有更為重要的位置，并不斷擴大份額。