在追求極致性能的航空航天領域，零件“輕一點”，飛行器就能“飛得更高更遠”。飛機大型曲面蒙皮與運載火箭貯箱箱底，作為維持氣動外形、承載極端載荷的關鍵構件，其精密制造長期受困于高污染、低精度的化學銑削工藝。鏡像銑技術的崛起與持續(xù)突破，正為我國航空航天裝備的升級注入強勁動力。
瓶 頸
航空航天 “薄壁件” 傳統(tǒng)工藝制造困境
飛機蒙皮與火箭箱底制造面臨嚴峻挑戰(zhàn)。蒙皮需兼顧超輕重量與長疲勞壽命；箱底則要承受推進劑重壓與發(fā)射載荷，對精度、表面質量、減重和焊縫完整性要求近乎苛刻。然而，沿用半個多世紀的化學腐蝕銑（化銑）工藝，存在加工精度低、環(huán)境污染重、依賴手工作業(yè)、無法加工高性能鋁鋰合金以及難以消除大尺寸構件壁厚不均等痼疾，成為飛行器性能躍升的瓶頸。
破 局
我國產學研團隊攻克“卡脖子”的雙五軸鏡像銑技術，在多領域、多型號、多企業(yè)獲得廣泛應用
鏡像銑，作為國際航空航天薄壁件制造的最前沿技術，通過雙五軸聯(lián)動精確控制銑削頭與支撐頭的鏡像同步運動，利用隨動支撐增強局部剛性，并實時測量控制零件輪廓與剩余壁厚。這項五軸機床領域的 “皇冠明珠”，曾長期由歐洲企業(yè)主導，一臺12m級鏡像銑設備要價1.1億元，還附帶“不轉讓核心技術”的苛刻條款。
在國家專項持續(xù)支持下，上海交大、拓璞數(shù)控、上飛、西飛和天津火箭等單位組成了跨產學研團隊，歷經(jīng)十余年攻關，實現(xiàn)鏡像銑理論、技術、工藝、裝備全鏈條重大突破：發(fā)明大型柔性曲面零件鏡像銑精密加工成套技術；研制世界首臺立式雙五軸鏡像銑床及世界最大加工空間臥式雙五軸鏡像銑床研發(fā)；研發(fā)了飛機蒙皮、火箭整體箱底雙五軸鏡像銑全新工藝。成果已成功應用于Y20超大超薄蒙皮、C919鋁鋰合金蒙皮、載人航天以及載人登月5米級火箭整體箱底等重大工程任務，成為我國高端工業(yè)母機突破封鎖的標志。
啟 航
國產首臺鏡像銑裝備交付，躋身全球三強
2017年，上海交大與上海拓璞公司成功交付國內首臺鏡像銑削裝備，填補國內空白，使中國成為繼法國杜飛、西班牙M.Torres之后全球第三個掌握該技術的國家。該裝備攻克了大型薄壁件阻尼隨動支撐、壁厚在線測量補償、機床動態(tài)精度提升等關鍵技術，將火箭貯箱筒段壁厚公差較化銑提升5倍，被納入工信部 “砥礪奮進的五年，重大技術裝備” 標志性成果[1]，標志著中國鏡像銑技術邁出自主化第一步。
跨 越
航天領域徑厚比極限零件制造的持續(xù)突破
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從單曲面到雙曲面：“巨型雞蛋殼”上雕花
產學研團隊進一步研制成功了3米級立式雙五軸鏡像銑，將鏡像銑應用范圍從單曲面擴展到雙曲面，并在天津火箭公司成功鏡像銑削直徑3.35米、壁厚僅1毫米（徑厚比3350：1）的火箭貯箱箱底。面對“巨型雞蛋殼”般的弱剛性挑戰(zhàn)，團隊通過激光掃描形面識別、自動測厚實時補償?shù)葦?shù)字化手段，攻克超大徑厚比薄壁結構精密減薄難題，實現(xiàn)無污染、低能耗綠色制造，加工周期大幅縮短[2]。
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2
從首件到百件：效率與精度的不斷飛躍
產學研團隊在航天企業(yè)不斷優(yōu)化提升鏡像銑應用水平，在航天八院149廠，經(jīng)過3年多的努力，149廠將箱底鏡像銑技術的加工精度提升到±0.1毫米，加工周期從20天縮短至6至7天，實現(xiàn)了箱底精密加工技術指標和生產效率的雙突破，讓這個“蛋殼”上的雕刻技術變得更薄、更精準[3]。鏡像銑削的整體箱底不僅消除了原有箱底焊縫，極限承壓能力與可靠性也大幅提升。
2023年10月13日，上海航天149廠第100件3米級整體箱底成功下線，標志著鏡像銑技術在航天領域的批量成熟應用[4]。目前，149廠已完成了長征5號助推、長征6號甲等多個型號火箭貯箱箱底的整體鏡像銑削加工，制造效率和精度均大幅提升。
3
從3米級到5米級：挑戰(zhàn)“巨型氣球”
產學研團隊在2024年實現(xiàn)航天鏡像銑技術的又一重大跨越，在天津火箭公司成功實現(xiàn)國際上首個5米級直徑整體箱底的鏡像銑加工。直徑從3.35米增加到5米，加工表面積將翻倍增加，尺寸越大越容易變形，產品壁厚的不均勻量也將是3米級產品的數(shù)倍，3.35米的立式雙五軸鏡像銑削設備無法滿足生產條件。
團隊迎難而上，不僅研制出6米大跨度雙側異種構型立式雙五軸新裝備，實現(xiàn)110度超大角度精準隨動支撐，而且還升級了智能實時測厚系統(tǒng)、變形掃描系統(tǒng)以及大直徑裝卡系統(tǒng)，實現(xiàn)智能濾除雜波，數(shù)據(jù)更精準，效率大幅提升。φ5000mm級整體箱底鏡像銑加工技術的突破，實現(xiàn)了大直徑貯箱產品制造工藝從高污染低精度化銑拼焊到高精度高效綠色鏡像銑生產的全新超越，為加快航天強國建設貢獻力量[5]。
翱 翔
航空領域超大超薄和新材料復雜結構蒙皮鏡像銑的成功應用
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征服鋁鋰合金新材料：護航C919高疲勞壽命
C919機身蒙皮設計疲勞壽命高于波音空客水平，并大量采用新型鋁鋰合金材料。傳統(tǒng)低精度、高污染、人工作業(yè)的化銑工藝難以實現(xiàn)鋁鋰合材料的高性能制造。C919供應鏈曾進口了國內唯一一臺西班牙M.torres鏡像銑設備用于鋁鋰合金蒙皮加工，目前該像銑設備已因故障停止加工，且被M.torres拒絕維修，極大威脅到大飛機的供應鏈安全。
面對我國大飛機蒙皮生產的迫切需求，上海交大帶領的鏡像銑產學研團隊研制成功并交付了航空蒙皮臥式雙五軸鏡像銑裝備，該裝備加工精度、加工效率和加工范圍都高于國內進口的西班牙M.torres鏡像銑設備。突破了飛機鋁鋰合金新型材料化銑工藝無法滿足飛機高性能要求的重大工程工藝難題，滿足了C919機身蒙皮高疲勞壽命要求。目前，已為C919蒙皮生產供應鏈累計提供了5條鏡像銑自動化生產線，滿足了C919六十架份的產能需求，為我國大飛機的高可靠批量生產提供了關鍵支撐。鏡像銑技術先后獲得了2017年國際工業(yè)博覽會創(chuàng)新金獎和2023年上海市技術發(fā)明特等獎。
2
駕馭“金屬薄膜”：托舉Y20飛天夢想
大型運輸機運20機身大型曲面蒙皮堪稱“金屬薄膜”。這種超大尺寸與超薄特性的結合，讓它成為典型的“極弱剛性零件”——加工時稍有外力就會變形，傳統(tǒng)數(shù)控設備無法適應柔性變形、實時控制壁厚，這些都讓超大超薄蒙皮的加工一度成為“卡脖子”難題。
為破解超大尺寸超薄蒙皮零件因極弱剛性易產生大變形這一制造難題，中航西飛聯(lián)合高校和相關單位，成功研發(fā)了12米級臥式雙五軸鏡像銑設備及鏡像銑工藝技術，這臺國內首臺、世界加工范圍最大的鏡像銑裝備，讓大飛機蒙皮加工徹底“脫胎換骨”。
產學研團隊攻克多項核心技術難題，裝備性能超出預期，建立起了大型曲面蒙皮雙五軸鏡像銑削的工藝和裝備技術體系。實現(xiàn)了任意形狀蒙皮的快速裝卡和鏡像銑削整個工藝過程的自動化。為我國大型運輸機運20、C919的研制與批量生產提供了關鍵有力支撐[6]。
《人民日報》刊登文章“制造強國和網(wǎng)絡強國建設扎實推進”評價：12米級臥式雙五軸鏡像銑機床成功研制是高端機床重點領域創(chuàng)新取得的新突破[7]。
鏡像銑推動我國高端工業(yè)母機實現(xiàn)突破與應用拓展
鏡像銑作為五軸機床領域的“技術標桿”，它的突破正帶動整個高端機床產業(yè)的升級。其成果已在行業(yè)內廣泛推廣：依托大型臥式構型設計、高精度制造技術及在機測厚補償軟件，研制出系列化大型結構件臥式五軸翻板銑機床，建成國產首條鋁合金、鈦合金翻板銑生產線，加工效率較傳統(tǒng)龍門機床提升4倍；基于大行程空間精度提升技術，開發(fā)出大跨度超高空間精度五軸龍門機床，空間定位精度大幅提升，應用于上飛民用大飛機整型部件精加工，推動飛機裝配從人工修配為主向高效率互換性裝配模式轉變。這些突破不僅夯實了我國高端工業(yè)母機的自主化基礎，更以技術輻射效應帶動了航空航天制造工藝的整體升級。
從打破壟斷到領跑創(chuàng)新，從3米筒段到5米整底，從鋁鋰合金到“金屬薄膜”，國產鏡像銑技術十余年磨一劍，取得了從理論到裝備、從工藝到應用的全面重大突破，實現(xiàn)了新一代飛行器薄壁零件制造工藝從高污染低精度化銑到高精高效綠色鏡像銑的代際超越，為我國“大飛機工程”、“載人航天”、“載人登月”等國家重大工程項目順利實施提供了技術和裝備保障。未來，隨著技術的持續(xù)迭代與應用深化，鏡像銑必將在更廣闊的領域，為中國航空航天的高端制造書寫新的輝煌篇章。
