“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，解決了航空發動機、燃氣輪機的核心部件加工難題，是湖北省打造工業母機產業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了國產化，并且在給國家的大飛機相關產業作配套。

1打破行業天花板，理想是照亮前路的月光

發動機作為飛機、航天器的 “心臟”，其性能的優劣直接決定了飛行器的戰斗力與競爭力。然而，一個棘手的問題長期困擾著行業發展 —— 發動機燃燒室的散熱難題。“航空發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。”項目研發負責人介紹，為了提高發動機的推重比，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，核心技術被嚴密封鎖。

根據熱端部件的特點，華工科技聯合華中科技大學、下游企業等多方力量，決定研制出這臺復雜曲面六軸激光微孔加工裝備，讓發動機在快速降溫的同時，又能給關鍵部位穿上“保護衣”。“從五軸到六軸的躍升，不僅是數字的變化，更是制造思維的革新”，研發負責人回憶，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。

根據技術標準，主要裝備精度指標都要求在0.005mm以內，常規裝配手段、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行，去驗證、實現設計目標，不斷嘗試行業的天花板......

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，實現更精準的角度控制，同時確保激光脈沖能在恰當的時刻，以合適的能量輸出，將激光加工效率發揮到極致”，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、良好的穩定性、優異的抗振性等特性，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。

經過調研學習，團隊發現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，與大理石的精度優勢做到完美適配，從而實現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數量級，相較常規激光切割機精度0.01mm的數量級，不簡單是數學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，華工科技航空發動機復雜曲面六軸激光微孔加工裝備交付客戶使用，發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。“光學自動對焦控制系統能在曲面動態變化過程中，確保激光焦點始終精準聚焦于加工表面。”模塊研發負責人介紹，

2024年3月份，團隊對光學自動對焦控制系統核心技術進入了深入剖析，光學自動對焦控制系統包含光學測距傳感器一套和配套控制軟件。經過大量技術調研，團隊發現市面上大多數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。“我們能不能根據同軸光電的原理自己研發光學測距傳感器呢？”一個大膽的想法在團隊成員的腦海中閃現。

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，我們根據同軸光電傳感器原理搭建了桌面光路系統樣機，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。”模塊研發負責人介紹，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，持續研發世界一流、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化應用的國產化進程，重點突破“卡脖子”難題，在航空發動機、燃氣發電、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母機企業。”項目研發負責人說。

從“被卡脖子”到“握命脈”,這不是終點，而是新征程......