南理工高档数控机床赢得技术话语权

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2017-06-06
【摘要】:“高档数控机床滚动功能部件共性技术研发”项目,是由南京理工大学机械学院冯虎田教授科研团队牵头承担的国家科技重大专项,现已顺利通过专家组的项目验收

 “高档数控机床滚动功能部件共性技术研发”项目,是由南京理工大学机械学院冯虎田教授科研团队牵头承担的国家科技重大专项,现已顺利通过专家组的项目验收。

  “首次在国内行业中提出滚动功能部件A+A加速失效时间模型、试验及评估方法,解决了无故障功能可靠性试验评价、滚动功能部件试验时间过长等技术难题。”

  “首次推出共计6册的《数控机床功能部件优化设计选型手册》,均着眼于专项成果集中展现、企业与用户对接示范、国内外现状发展需求,为数控机床装备国产部件提供了具体翔实的操作依据。”

  “首次开展了对滚动功能部件骨干企业专项成果产品对比境外产品的静刚度测评,并率先在国内公开发布了行业测评报告。”

  一个个“首先”,不禁让人对南京理工大学机械学院冯虎田教授科研团队牵头承担的国家科技重大专项——“高档数控机床滚动功能部件共性技术研发”项目拭目以待。

  为争夺技术话语权而“战”

  “数控机床是各种武器装备重要的制造手段,也是国防军工装备现代化的重要保证。而其水平、品种和生产能力更是一个国家技术与经济的综合国力之体现。”冯虎田一语中的地指出,我国数控机床制造就目前而言,仍主要以中低端产品为主,高端数控机床等重大装备仍依赖进口。

  为何如此?

  滚珠丝杠副是数控机床上最常使用的精密传动部件,其主要功能是将旋转运动转换成线性运动,或将扭矩转换成轴向反复作用力,直接决定着机床的加工精度以及精度的稳定性和保持性,可谓是数控机床关键功能部件中的要害。

  “关键领域的技术如果长期受制于人,中国的装备制造能力和水平要想得到快速提升就只能是一句空话。”冯虎田决定将研究重点放在滚动功能部件共性技术研究上。

  要想彻底解决滚动功能部件制约高端装备制造国产化的技术短板,就需要在全面了解和掌握国外滚动功能部件主流技术发展趋势的同时,在打牢、夯实相关基础理论研究的基础上开展一系列具有前瞻性和前沿性的研究。

  冯虎田科研团队,任重道远。

  一个等级的提升彰显大实力

  据行业相关资料显示:国产高档数控机床中的滚珠丝杠副、滚动直线导轨副等滚动功能部件产品的国产化率不足5%,而在中档数控机床中使用的滚动功能部件的国产化率仅占30%。冯虎田分析指出,“造成此种局面的原因是多方面的,而国产滚动功能部件在高刚性设计、滚珠丝杠副高精度预紧结构优化以及相关加工工艺方面存在的诸多不足却是其中一个很重要的因素。”

  针对我国目前在高档数控机床发展上的技术与工艺瓶颈,该研究团队先后在滚动功能部件精度、摩擦磨损、疲劳、刚性、材料优选及可靠性试验方法等方面展开攻关。

  研究过程中,尤为值得一提的是,该研究团队在大型螺纹丝杠硬态旋风铣削精密成形的基础理论及其关键技术方面取得极大突破,实现了大型丝杠硬态旋风铣削工艺及装备综合性能的全面优化。更为重要的是,他们还将所加工的滚珠丝杠副精度提高了一个等级。但可别小瞧了这一个等级的提升,它极大地提升了我国数控机床的加工精度,从而大大增强了我国数控机床产品在国际上的竞争实力。

  然而,从事机械传动研究离不开大量翔实、准确的数据验证,要想获取准确的数据就离不开精密灵敏的检测设备。但由于我国在滚动功能部件研究领域的基础较为薄弱,很多重要设备于国内市场几乎是一片空白,更谈不上购买了。

  没有规范的操作流程就得自己在“黑暗中”摸索,没有相关的检测设备就靠自己画图纸设计制造。这期间的艰辛只有亲身科研的他们心里最清楚。“但不管困难有多大,也不论经历了多少次失败,我们从未想过放弃。”冯虎田介绍,在参考和借鉴大量的国外技术文献基础上,他们陆续在刚性测量、综合性能测试、型面检测等方面成功设计并研发出了丝杠副刚性试验台、导轨副刚性试验台、丝杠滚道型面误差测量仪等实验及测试设备,填补了国内相关领域的空白。

  据统计,该研究团队在整个国家重大专项的研究过程中,共自主研发28台套检测装备,不仅在实验室提供了测试服务,还直接向企业提供了多台套测试装置,并已开始为航空航天、电子行业提供服务,部分检测设备的技术性能也已达国际领先水平。此外,他们还设计建造了摩擦磨损试验机、滚动接触疲劳试验机、丝杠冷却润滑试验台、精度材料与分析设备,其都可为行业提供试验台产品、测试检测软硬件,服务于生产厂家及主机用户。

  摘取高端装备制造“明珠”

  光阴荏苒,十年“抗战”,该研究组终于成功摘取了我国高端装备制造皇冠上的“明珠”,针对功能部件建立了涵盖功能可靠性、精度保持性、寿命可靠性试验与评价体系,实现了3个“首次”的大突破,助力了我国国产装备由“中国制造”向“中国创造”的转变。

  在听取了相关成果汇报,并进行现场考察后,该校数控机床功能部件共性技术工业和信息化部重点实验室专家对该项目取得的成果以及在行业中建成的共性技术研究平台等给予了高度的评价,一致建议“尽快将成果辐射至更多的企业,尽快建立更广泛的检测、技术服务平台”。

  的确,研究做得好不好,应用说了算。参与研发的行业龙头企业汉江机床、南京工艺等都迫不及待地体验该研究组陆续推出的新技术产品,并评价道:“产品指标的确达到了国际先进水平”。

  此外,该研究组研发的滚动功能部件高端产品还为高档数控机床配套建立了沈阳机床、大连机床、宝鸡机床3家示范应用基地,产品配套于宁江机床精密卧式加工中心,实现了国产滚动功能部件小批量为高档数控机床配套,成功代替了进口。

  自此,我国高端数控机床行业彻底摆脱了国外在技术与工艺上的垄断,拥有了自己的技术话语权。

  但这并不表示他们在这一研究领域的使命就结束了。目前,该研究组正积极筹备建设国内数控机床功能部件的国家级质量监督与检测中心,为国内行业提供最权威的技术服务。

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