圖1：埃馬克 PO 900 BF 型號(hào)機(jī)床正在進(jìn)行整體葉盤(pán)加工。
飛機(jī)結(jié)構(gòu)的發(fā)展正面臨著巨大的壓力，其中最突出的是來(lái)自立法對(duì)飛機(jī)二氧化碳排放越來(lái)越高的標(biāo)準(zhǔn)要求，以及市場(chǎng)對(duì)此標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注度的迅速增加。因此飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)理所當(dāng)然地成為行業(yè)發(fā)展的焦點(diǎn)，在要求做到降低油耗的同時(shí)，還要保證更快速度的推進(jìn)值。這就對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的零部件提出了更高的要求，如必須選擇具備高承受能力的特殊材料。那么一臺(tái)機(jī)器在加工這些材料時(shí)，如何才能保證其加工的速度、精度以及過(guò)程的完整性呢？埃馬克的專家在此給出了一個(gè)最佳解決方案：埃馬克電化學(xué)加工技術(shù)，在做決策的時(shí)候機(jī)械切削技術(shù)可以不再考慮。可以說(shuō)，埃馬克電化學(xué)加工技術(shù)為航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了新的生機(jī)。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造過(guò)程中存在一個(gè)重要的相互關(guān)系，即發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的溫度越高，效率就會(huì)越高。也就是說(shuō)，在消耗相對(duì)較少燃料的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度越高飛機(jī)就可以飛行的越遠(yuǎn)。這對(duì)應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的材料意味著必須選用那些在壓力作用下表現(xiàn)得更好的極度耐磨材料。但選擇好的材料也僅僅只是“成功了一半”，因?yàn)榕c此同時(shí)，許多零部件會(huì)相應(yīng)變得更為復(fù)雜，需要采用高度精密的工藝才能完成。因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)部門(mén)想要在近十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)減少20%二氧化碳排放以及燃油消耗這一目標(biāo)，就必須要完成以上內(nèi)容，相信這是唯一的途徑。
圖2：埃馬克 PO 900 BF 加工區(qū)，采用精密電化學(xué)加工（PECM）技術(shù)進(jìn)行整體葉盤(pán)的加工。
電化學(xué)加工，航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)發(fā)展的必然選擇
當(dāng)然，這與汽車領(lǐng)域的發(fā)展完全不同，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的這一發(fā)展歷程對(duì)于飛機(jī)制造業(yè)來(lái)說(shuō)具有里程碑式的歷史意義。如今，該行業(yè)已經(jīng)走到了一個(gè)十字路口，據(jù)專家預(yù)測(cè)在未來(lái)的二十年間，空中交通需求將會(huì)以每年5%的速度遞增?？罩锌蛙嚬疽脖硎?，未來(lái)每十年航空市場(chǎng)對(duì)新型發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)需求量將達(dá)7,600臺(tái)。這為航空制造業(yè)提供了巨大的發(fā)展契機(jī)，但也為航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商提出了新的要求。新型發(fā)動(dòng)機(jī)在做到不斷滿足市場(chǎng)需求的同時(shí)，還要不斷優(yōu)化自身技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量。
那對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商來(lái)說(shuō)，選擇什么樣的加工解決方案可以高效且精準(zhǔn)的生產(chǎn)出這一新型高能效發(fā)動(dòng)機(jī)零部件呢？埃馬克電化學(xué)加工（ECM）和精密電化學(xué)加工（PECM）技術(shù)可以說(shuō)是最佳選擇，盡管目前許多開(kāi)發(fā)人員和設(shè)計(jì)工程師還沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)。但采用該技術(shù)對(duì)那些高強(qiáng)度合金和類似材料加工生產(chǎn)出的復(fù)雜零部件，不僅使加工刀具（這里是指陰極消耗基本可以忽略不計(jì)）達(dá)到了最小磨損度，而且加工出的部件表面具有了更為卓越的品質(zhì)，如無(wú)毛刺、無(wú)微觀結(jié)構(gòu)變化（材料晶間結(jié)構(gòu)）等。相比之下，切削工藝則會(huì)產(chǎn)生很多的問(wèn)題，如所產(chǎn)生的溫度對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)造成負(fù)面影響；應(yīng)用于高強(qiáng)度材料機(jī)械加工的刀具壽命短；高進(jìn)給率機(jī)械加工工藝雖然經(jīng)濟(jì)高效，但無(wú)法進(jìn)行精密幾何形狀的加工等等。這些問(wèn)題都無(wú)疑間接地推動(dòng)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)對(duì) ECM 技術(shù)需求的不斷增加。自2009年，埃馬克開(kāi)始研究該技術(shù)以來(lái)，已為航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商提供了大量的設(shè)備和技術(shù)，并主要應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)核心零部件的生產(chǎn)和制造，例如高溫鎳基合金材料制造高精度整體葉盤(pán)、帶燕尾槽盤(pán)以及單個(gè)葉片。
圖3：進(jìn)行渦輪盤(pán)加工，擁有多工位的埃馬克電化學(xué)加工（ECM）機(jī)床
堅(jiān)持創(chuàng)新，埃馬克研發(fā)出更為精密的 PECM 技術(shù)
ECM 工藝可以確保材料很好的被去除。加工時(shí)，工件作為陽(yáng)極，刀具作為陰極，在這兩種電極流動(dòng)之間電解液可以溶解工件上的金屬離子。陰極形面與工件相匹配，發(fā)生電荷交換，陽(yáng)極工件被溶解，從而確保去除工件上所需部件的形狀。不同的工件輪廓、環(huán)形通道、直槽以及環(huán)形槽都無(wú)需接觸工件即可形成，且精度高，刀具磨損小。同時(shí)，埃馬克對(duì) ECM 技術(shù)進(jìn)一步技術(shù)優(yōu)化，研發(fā)出更為精密的 PECM 技術(shù)。在 PECM 技術(shù)工藝過(guò)程中，被加工工件與陰極之間的加工間隙非常小，為了使電解液在這樣小的加工間隙下實(shí)現(xiàn)充分的交換，該工藝主要是通過(guò)機(jī)械振蕩來(lái)優(yōu)化電解液的流動(dòng)，從而確保對(duì)材料進(jìn)行有效、精微成型去除。如目前采用 PECM 進(jìn)行整體葉盤(pán)的加工制造，便充分體現(xiàn)了精密電化學(xué)加工的技術(shù)優(yōu)越性。
對(duì)于渦輪葉盤(pán) DISC 的機(jī)械加工，埃馬克的專家們研發(fā)出一套配有11個(gè)工位集鉆孔、油孔輪廓加工、油口倒角成型加工以及拋光作業(yè)于一體的 ECM 加工系統(tǒng)。該加工系統(tǒng)中，高溫合金材料以每分鐘5毫米的進(jìn)給速度進(jìn)行深孔鉆孔加工，且無(wú)毛刺或無(wú)任何熱應(yīng)力影響，加工公差在0.1~0.3毫米之間。與切削工藝相比，ECM 工藝的刀具（電極）使用壽命更長(zhǎng)，有效降低了刀具生產(chǎn)成本。
從實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始，對(duì)工藝開(kāi)發(fā)的可行性進(jìn)行評(píng)估
埃馬克旗下的 ECM 電化學(xué)金屬加工有限公司是電化學(xué)技術(shù)方面的專家，總部設(shè)在蓋爾多夫，靠近德國(guó)施韋比施哈爾市，可為客戶提供全面、系統(tǒng)的 ECM 技術(shù)服務(wù)，并始終與客戶保持著親密的合作伙伴關(guān)系，以期共同發(fā)展。該公司擁有一個(gè)現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)室，在這里可以進(jìn)行多種可行性研究以及對(duì)單軸和多軸機(jī)器的初步學(xué)術(shù)研究。除此之外，該實(shí)驗(yàn)室還可提供全面的測(cè)量系統(tǒng)（粗糙度、輪廓、坐標(biāo)）。
通過(guò)和該實(shí)驗(yàn)室的合作，埃馬克不僅可以確立項(xiàng)目的可行性，而且還可以了解到特殊零部件由不同材料作為原料的工藝過(guò)程的成本效益比，以及工件的加工節(jié)拍可行性分析。
在埃馬克看來(lái)，公司從一開(kāi)始就要與客戶形成緊密的合作關(guān)系，這一理念被牢牢地根植于企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略中。其所有用戶都可隨時(shí)接受來(lái)自埃馬克的指導(dǎo)和培訓(xùn)，從而確保了制造商能夠緊跟市場(chǎng)需求，設(shè)計(jì)和制造出滿足終端客戶特殊需求的工件。這一企業(yè)理念對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商來(lái)說(shuō)，具有非常重要的意義。
與亞琛工業(yè)大學(xué)合作
埃馬克公司 ECM 在技術(shù)方面的專業(yè)性還體現(xiàn)在他們與亞琛萊茵-威斯特法倫技術(shù)學(xué)院（亞琛工業(yè)大學(xué)）機(jī)床實(shí)驗(yàn)室一直保持著密切的合作關(guān)系。在這里，埃馬克在電化學(xué)加工的材料多維場(chǎng)理論的實(shí)驗(yàn)分析基礎(chǔ)上指導(dǎo)陰極夾具設(shè)計(jì)理論可行性，并成功對(duì)陰極設(shè)計(jì)的改進(jìn)進(jìn)行了模擬，使得綜合目標(biāo)得到了整合優(yōu)化。不僅可以結(jié)合新的材料而且可任意變換零部件的幾何形狀，有效促進(jìn)了電化學(xué)加工技術(shù)的發(fā)展。
批量生產(chǎn)、難以接受的可行性材料、對(duì)工件材料無(wú)負(fù)面影響、工件形面的高精確度以及最高表面光潔度——這為航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商及航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)提供了難得的市場(chǎng)契機(jī)。埃馬克模塊化概念，更可快速調(diào)整加工模式以滿足個(gè)別部件的生產(chǎn)需求。可以說(shuō)，埃馬克在機(jī)床制造和研發(fā)方面具備的先進(jìn)技術(shù)讓其用戶受益匪淺，特別是在技術(shù)創(chuàng)新方面，如埃馬克獨(dú)有的高級(jí)礦物機(jī)床底座、智能軟硬件接口以及高效自動(dòng)化解決方案等，都代表了該領(lǐng)域的最高水平，可極大提高用戶的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。而且這些技術(shù)也為埃馬克 ECM 技術(shù)的進(jìn)一步升級(jí)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，完全可根據(jù)客戶的需求量身定制全套的 PECM 交鑰匙解決方案。埃馬克相信 ECM 技術(shù)經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的考驗(yàn)和證明，必將成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)未來(lái)技術(shù)創(chuàng)新過(guò)程中必不可少的一部分。電化學(xué)加工技術(shù)時(shí)代已然到來(lái)，讓我們拭目以待?！?/p>
