操作人员正在对航空发动机关重件进行数控电解加工
部分应用产品展示
高校是教育、科技、人才的集中交汇点，是基础研究的主力军、重大科技突破的策源地。
作为西北地区唯一一所兵工行业的本科公办院校，西安工业大学有一个智造创新工场。在这里，不少教授带领团队聚力科研创新，不断输出先进生产力，以“新”赋能千行百业，推动我国工业制造向“新”发力。
面向国家重大需求，西安工业大学张传运教授带领团队成功将电解加工技术和数控技术融为一体，这项颠覆性加工新技术为传统工业注入了新质生产力。这是一项怎样的技术？能否解决高端制造业面临的“卡脖子”难题？近日，记者走进其中一探究竟。
电解加工新技术 破解机匣制造难题
“在我国，航空发动机长期处于对外国进口的依赖之中。”张传运教授告诉记者，让中国飞机用上“中国心”，一直都是“航发人”的追求。
制造是实现航发自主的基础。致力于破解航空发动机燃烧室机匣的制造难题，在多年实践下，张传运教授团队自主创新研发出“高效低成本电解加工+柔性自动化数控加工”组合的数字化精密电解铣削加工新技术。
“数字化精密电解铣削加工新技术是对传统电解加工技术的一项技术突破，这种颠覆性加工新技术已达到相关技术的国内外领先水平。”据张传运教授介绍，电解加工是基于电化学反应金属工件阳极溶解机理去除材料的一种先进的无接触式加工方法，其优点是高效、高质、无工具损耗、无切削力，不受工件材料硬度影响。现在常用到的拷贝式电解加工、套料式电解加工，都是采用的专用阴极对工件进行成形加工，其缺点是设计难、周期长、精度低、应用场景受限等。
“我们首次提出的、可实现多场景应用的数字化精密电解铣削加工新技术，通过将电解加工技术和数控技术融为一体，充分发挥电解加工原理优势和数控加工高灵活性，真正实现用简单的工具、智能的技术完成对复杂结构的加工。”张传运教授说，目前这种颠覆性加工新技术主要应用于航空发动机燃烧室的机匣加工。
自主研制新装备 打破了国外封锁
围绕新技术和应用需求，张传运教授带领团队自主研制出新装备，并通过新装备实现了高端装备关键零部件国产化替代，打破了国外封锁。
“我们自主研制的新装备包括机床本体、大电流、高频率输出的脉冲电解电源、环保的高精度电解液循环过滤系统、高度集成的数控系统。”张传运教授说，随着加工新技术和新装备已从实验室开始走向实际应用，目前已从航空发动机燃烧室机匣加工，正逐步扩展至闭式扩压器、燃滑油泵传动轴等的加工。
一个新技术如何高稳定性地应用于生产过程中，需要高精度、高稳定性的装备做支撑。张传运教授说，拿航空发动机里面的燃烧室机匣来说，它的材料是高温合金，材料比较硬，它的一个特点是从最初的大壁厚最终加工到最薄处只有两毫米，传统的加工工具损耗大、变形大，而用数字化精密电解加工技术就可以避免。
“在新装备开发过程中，除了机床本体，还需要有大电流-高频率输出的脉冲电解电源、环保的电解液循环过滤系统、高度集成的数控系统。”张传运教授说，在自主研制新装备的过程中，他遇到过很多难题。
以电源为例，起初他们想通过市场采购解决脉冲电解电源问题。但通过市场调研，发现尚未有成熟产品。决定自主研发后，团队遇到最大的难题是大功率芯片受国外限制，无法采购。据此，团队成员结合调研，全面分析国内外情况，经过反复论证、试验，最终拿出了自己的方案。通过对电路不断进行优化设计和迭代改进等，他们用国产器件成功实现了高稳定性的大电流-高频率电源输出，并成为他们的核心技术之一。
在装备国产化研发过程中，电源如此，电解液循环过滤系统和高度集成控制系统的研制过程也是一样。“正是源于团队的不懈努力，整个装备才实现了完全自主可控。”张传运教授说。
“硬支撑”才是“强动力” 高效转化多点开花
提高科技成果转化水平是科技创新和产业创新对接的“关口”，也是科技成果转化为新质生产力的关键。新技术的诞生，得益于科研人员不懈研究与创新实践，更离不开国家政策、平台的支持。
据张传运教授介绍，电解加工是西安工业大学的一个特色专业，学校拥有国家发改委批建的“国家地方联合工程研究中心”、陕西省科技厅批建的“陕西省特种加工重点实验室”，“陕西省数字化精密电解加工工程技术研究中心”等。研究中心和重点实验室提供的“硬支撑”，让他们的想法逐步变为现实，并完成了从传统的“拷贝式”加工不断延展到高柔性、数字化精密电加工技术的关键性突破。
“在高校实验室，新技术能完成从0到1的突破，从实验室走向市场应用将促使科技成果转化实现从1到10的突破，直到多点开花、全面发力。”张传运教授说，目前他们仍在主攻航空、航天等国防领域的关重件加工技术研究。依托新装备，加工新技术在数控机床滚珠丝杆副、内花键/内齿轮等基础传动部件以及医疗器械等领域，也展现出广阔的应用前景。
未来，张传运教授团队将探究新技术在3D打印处理中的应用。作为主要研究方向，他们将聚焦国家战略需求和产业发展需要，继续深入探究，促进高校科研成果高水平创造、高效率转化，不断助力发展新质生产力。
文/记者 牛凌 图/受访单位提供