“高檔數(shù)控機(jī)床滾動功能部件共性技術(shù)研發(fā)”項(xiàng)目,是由南京理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院馮虎田教授科研團(tuán)隊(duì)牽頭承擔(dān)的國家科技重大專項(xiàng),現(xiàn)已順利通過專家組的項(xiàng)目驗(yàn)收。
“首次在國內(nèi)行業(yè)中提出滾動功能部件A+A加速失效時間模型、試驗(yàn)及評估方法,解決了無故障功能可靠性試驗(yàn)評價(jià)、滾動功能部件試驗(yàn)時間過長等技術(shù)難題。”
“首次推出共計(jì)6冊的《數(shù)控機(jī)床功能部件優(yōu)化設(shè)計(jì)選型手冊》,均著眼于專項(xiàng)成果集中展現(xiàn)、企業(yè)與用戶對接示范、國內(nèi)外現(xiàn)狀發(fā)展需求,為數(shù)控機(jī)床裝備國產(chǎn)部件提供了具體翔實(shí)的操作依據(jù)。”
“首次開展了對滾動功能部件骨干企業(yè)專項(xiàng)成果產(chǎn)品對比境外產(chǎn)品的靜剛度測評,并率先在國內(nèi)公開發(fā)布了行業(yè)測評報(bào)告。”
一個個“首先”,不禁讓人對南京理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院馮虎田教授科研團(tuán)隊(duì)牽頭承擔(dān)的國家科技重大專項(xiàng)——“高檔數(shù)控機(jī)床滾動功能部件共性技術(shù)研發(fā)”項(xiàng)目拭目以待。
為爭奪技術(shù)話語權(quán)而“戰(zhàn)”
“數(shù)控機(jī)床是各種武器裝備重要的制造手段,也是國防軍工裝備現(xiàn)代化的重要保證。而其水平、品種和生產(chǎn)能力更是一個國家技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的綜合國力之體現(xiàn)。”馮虎田一語中的地指出,我國數(shù)控機(jī)床制造就目前而言,仍主要以中低端產(chǎn)品為主,高端數(shù)控機(jī)床等重大裝備仍依賴進(jìn)口。
為何如此?
滾珠絲杠副是數(shù)控機(jī)床上最常使用的精密傳動部件,其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動,或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力,直接決定著機(jī)床的加工精度以及精度的穩(wěn)定性和保持性,可謂是數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵功能部件中的要害。
“關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)如果長期受制于人,中國的裝備制造能力和水平要想得到快速提升就只能是一句空話。”馮虎田決定將研究重點(diǎn)放在滾動功能部件共性技術(shù)研究上。
要想徹底解決滾動功能部件制約高端裝備制造國產(chǎn)化的技術(shù)短板,就需要在全面了解和掌握國外滾動功能部件主流技術(shù)發(fā)展趨勢的同時,在打牢、夯實(shí)相關(guān)基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上開展一系列具有前瞻性和前沿性的研究。
馮虎田科研團(tuán)隊(duì),任重道遠(yuǎn)。
一個等級的提升彰顯大實(shí)力
據(jù)行業(yè)相關(guān)資料顯示:國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床中的滾珠絲杠副、滾動直線導(dǎo)軌副等滾動功能部件產(chǎn)品的國產(chǎn)化率不足5%,而在中檔數(shù)控機(jī)床中使用的滾動功能部件的國產(chǎn)化率僅占30%。馮虎田分析指出,“造成此種局面的原因是多方面的,而國產(chǎn)滾動功能部件在高剛性設(shè)計(jì)、滾珠絲杠副高精度預(yù)緊結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及相關(guān)加工工藝方面存在的諸多不足卻是其中一個很重要的因素。”
針對我國目前在高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展上的技術(shù)與工藝瓶頸,該研究團(tuán)隊(duì)先后在滾動功能部件精度、摩擦磨損、疲勞、剛性、材料優(yōu)選及可靠性試驗(yàn)方法等方面展開攻關(guān)。
研究過程中,尤為值得一提的是,該研究團(tuán)隊(duì)在大型螺紋絲杠硬態(tài)旋風(fēng)銑削精密成形的基礎(chǔ)理論及其關(guān)鍵技術(shù)方面取得極大突破,實(shí)現(xiàn)了大型絲杠硬態(tài)旋風(fēng)銑削工藝及裝備綜合性能的全面優(yōu)化。更為重要的是,他們還將所加工的滾珠絲杠副精度提高了一個等級。但可別小瞧了這一個等級的提升,它極大地提升了我國數(shù)控機(jī)床的加工精度,從而大大增強(qiáng)了我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品在國際上的競爭實(shí)力。
然而,從事機(jī)械傳動研究離不開大量翔實(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)驗(yàn)證,要想獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)就離不開精密靈敏的檢測設(shè)備。但由于我國在滾動功能部件研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)較為薄弱,很多重要設(shè)備于國內(nèi)市場幾乎是一片空白,更談不上購買了。
沒有規(guī)范的操作流程就得自己在“黑暗中”摸索,沒有相關(guān)的檢測設(shè)備就靠自己畫圖紙?jiān)O(shè)計(jì)制造。這期間的艱辛只有親身科研的他們心里最清楚。“但不管困難有多大,也不論經(jīng)歷了多少次失敗,我們從未想過放棄。”馮虎田介紹,在參考和借鑒大量的國外技術(shù)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上,他們陸續(xù)在剛性測量、綜合性能測試、型面檢測等方面成功設(shè)計(jì)并研發(fā)出了絲杠副剛性試驗(yàn)臺、導(dǎo)軌副剛性試驗(yàn)臺、絲杠滾道型面誤差測量儀等實(shí)驗(yàn)及測試設(shè)備,填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白。
據(jù)統(tǒng)計(jì),該研究團(tuán)隊(duì)在整個國家重大專項(xiàng)的研究過程中,共自主研發(fā)28臺套檢測裝備,不僅在實(shí)驗(yàn)室提供了測試服務(wù),還直接向企業(yè)提供了多臺套測試裝置,并已開始為航空航天、電子行業(yè)提供服務(wù),部分檢測設(shè)備的技術(shù)性能也已達(dá)國際領(lǐng)先水平。此外,他們還設(shè)計(jì)建造了摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、滾動接觸疲勞試驗(yàn)機(jī)、絲杠冷卻潤滑試驗(yàn)臺、精度材料與分析設(shè)備,其都可為行業(yè)提供試驗(yàn)臺產(chǎn)品、測試檢測軟硬件,服務(wù)于生產(chǎn)廠家及主機(jī)用戶。
摘取高端裝備制造“明珠”
光陰荏苒,十年“抗戰(zhàn)”,該研究組終于成功摘取了我國高端裝備制造皇冠上的“明珠”,針對功能部件建立了涵蓋功能可靠性、精度保持性、壽命可靠性試驗(yàn)與評價(jià)體系,實(shí)現(xiàn)了3個“首次”的大突破,助力了我國國產(chǎn)裝備由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變。
在聽取了相關(guān)成果匯報(bào),并進(jìn)行現(xiàn)場考察后,該校數(shù)控機(jī)床功能部件共性技術(shù)工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專家對該項(xiàng)目取得的成果以及在行業(yè)中建成的共性技術(shù)研究平臺等給予了高度的評價(jià),一致建議“盡快將成果輻射至更多的企業(yè),盡快建立更廣泛的檢測、技術(shù)服務(wù)平臺”。
的確,研究做得好不好,應(yīng)用說了算。參與研發(fā)的行業(yè)龍頭企業(yè)漢江機(jī)床、南京工藝等都迫不及待地體驗(yàn)該研究組陸續(xù)推出的新技術(shù)產(chǎn)品,并評價(jià)道:“產(chǎn)品指標(biāo)的確達(dá)到了國際先進(jìn)水平”。
此外,該研究組研發(fā)的滾動功能部件高端產(chǎn)品還為高檔數(shù)控機(jī)床配套建立了沈陽機(jī)床、大連機(jī)床、寶雞機(jī)床3家示范應(yīng)用基地,產(chǎn)品配套于寧江機(jī)床精密臥式加工中心,實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)滾動功能部件小批量為高檔數(shù)控機(jī)床配套,成功代替了進(jìn)口。
自此,我國高端數(shù)控機(jī)床行業(yè)徹底擺脫了國外在技術(shù)與工藝上的壟斷,擁有了自己的技術(shù)話語權(quán)。
但這并不表示他們在這一研究領(lǐng)域的使命就結(jié)束了。目前,該研究組正積極籌備建設(shè)國內(nèi)數(shù)控機(jī)床功能部件的國家級質(zhì)量監(jiān)督與檢測中心,為國內(nèi)行業(yè)提供最權(quán)威的技術(shù)服務(wù)。
“首次在國內(nèi)行業(yè)中提出滾動功能部件A+A加速失效時間模型、試驗(yàn)及評估方法,解決了無故障功能可靠性試驗(yàn)評價(jià)、滾動功能部件試驗(yàn)時間過長等技術(shù)難題。”
“首次推出共計(jì)6冊的《數(shù)控機(jī)床功能部件優(yōu)化設(shè)計(jì)選型手冊》,均著眼于專項(xiàng)成果集中展現(xiàn)、企業(yè)與用戶對接示范、國內(nèi)外現(xiàn)狀發(fā)展需求,為數(shù)控機(jī)床裝備國產(chǎn)部件提供了具體翔實(shí)的操作依據(jù)。”
“首次開展了對滾動功能部件骨干企業(yè)專項(xiàng)成果產(chǎn)品對比境外產(chǎn)品的靜剛度測評,并率先在國內(nèi)公開發(fā)布了行業(yè)測評報(bào)告。”
一個個“首先”,不禁讓人對南京理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院馮虎田教授科研團(tuán)隊(duì)牽頭承擔(dān)的國家科技重大專項(xiàng)——“高檔數(shù)控機(jī)床滾動功能部件共性技術(shù)研發(fā)”項(xiàng)目拭目以待。
為爭奪技術(shù)話語權(quán)而“戰(zhàn)”
“數(shù)控機(jī)床是各種武器裝備重要的制造手段,也是國防軍工裝備現(xiàn)代化的重要保證。而其水平、品種和生產(chǎn)能力更是一個國家技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的綜合國力之體現(xiàn)。”馮虎田一語中的地指出,我國數(shù)控機(jī)床制造就目前而言,仍主要以中低端產(chǎn)品為主,高端數(shù)控機(jī)床等重大裝備仍依賴進(jìn)口。
為何如此?
滾珠絲杠副是數(shù)控機(jī)床上最常使用的精密傳動部件,其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動,或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力,直接決定著機(jī)床的加工精度以及精度的穩(wěn)定性和保持性,可謂是數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵功能部件中的要害。
“關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)如果長期受制于人,中國的裝備制造能力和水平要想得到快速提升就只能是一句空話。”馮虎田決定將研究重點(diǎn)放在滾動功能部件共性技術(shù)研究上。
要想徹底解決滾動功能部件制約高端裝備制造國產(chǎn)化的技術(shù)短板,就需要在全面了解和掌握國外滾動功能部件主流技術(shù)發(fā)展趨勢的同時,在打牢、夯實(shí)相關(guān)基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上開展一系列具有前瞻性和前沿性的研究。
馮虎田科研團(tuán)隊(duì),任重道遠(yuǎn)。
一個等級的提升彰顯大實(shí)力
據(jù)行業(yè)相關(guān)資料顯示:國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床中的滾珠絲杠副、滾動直線導(dǎo)軌副等滾動功能部件產(chǎn)品的國產(chǎn)化率不足5%,而在中檔數(shù)控機(jī)床中使用的滾動功能部件的國產(chǎn)化率僅占30%。馮虎田分析指出,“造成此種局面的原因是多方面的,而國產(chǎn)滾動功能部件在高剛性設(shè)計(jì)、滾珠絲杠副高精度預(yù)緊結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及相關(guān)加工工藝方面存在的諸多不足卻是其中一個很重要的因素。”
針對我國目前在高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展上的技術(shù)與工藝瓶頸,該研究團(tuán)隊(duì)先后在滾動功能部件精度、摩擦磨損、疲勞、剛性、材料優(yōu)選及可靠性試驗(yàn)方法等方面展開攻關(guān)。
研究過程中,尤為值得一提的是,該研究團(tuán)隊(duì)在大型螺紋絲杠硬態(tài)旋風(fēng)銑削精密成形的基礎(chǔ)理論及其關(guān)鍵技術(shù)方面取得極大突破,實(shí)現(xiàn)了大型絲杠硬態(tài)旋風(fēng)銑削工藝及裝備綜合性能的全面優(yōu)化。更為重要的是,他們還將所加工的滾珠絲杠副精度提高了一個等級。但可別小瞧了這一個等級的提升,它極大地提升了我國數(shù)控機(jī)床的加工精度,從而大大增強(qiáng)了我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品在國際上的競爭實(shí)力。
然而,從事機(jī)械傳動研究離不開大量翔實(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)驗(yàn)證,要想獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)就離不開精密靈敏的檢測設(shè)備。但由于我國在滾動功能部件研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)較為薄弱,很多重要設(shè)備于國內(nèi)市場幾乎是一片空白,更談不上購買了。
沒有規(guī)范的操作流程就得自己在“黑暗中”摸索,沒有相關(guān)的檢測設(shè)備就靠自己畫圖紙?jiān)O(shè)計(jì)制造。這期間的艱辛只有親身科研的他們心里最清楚。“但不管困難有多大,也不論經(jīng)歷了多少次失敗,我們從未想過放棄。”馮虎田介紹,在參考和借鑒大量的國外技術(shù)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上,他們陸續(xù)在剛性測量、綜合性能測試、型面檢測等方面成功設(shè)計(jì)并研發(fā)出了絲杠副剛性試驗(yàn)臺、導(dǎo)軌副剛性試驗(yàn)臺、絲杠滾道型面誤差測量儀等實(shí)驗(yàn)及測試設(shè)備,填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白。
據(jù)統(tǒng)計(jì),該研究團(tuán)隊(duì)在整個國家重大專項(xiàng)的研究過程中,共自主研發(fā)28臺套檢測裝備,不僅在實(shí)驗(yàn)室提供了測試服務(wù),還直接向企業(yè)提供了多臺套測試裝置,并已開始為航空航天、電子行業(yè)提供服務(wù),部分檢測設(shè)備的技術(shù)性能也已達(dá)國際領(lǐng)先水平。此外,他們還設(shè)計(jì)建造了摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、滾動接觸疲勞試驗(yàn)機(jī)、絲杠冷卻潤滑試驗(yàn)臺、精度材料與分析設(shè)備,其都可為行業(yè)提供試驗(yàn)臺產(chǎn)品、測試檢測軟硬件,服務(wù)于生產(chǎn)廠家及主機(jī)用戶。
摘取高端裝備制造“明珠”
光陰荏苒,十年“抗戰(zhàn)”,該研究組終于成功摘取了我國高端裝備制造皇冠上的“明珠”,針對功能部件建立了涵蓋功能可靠性、精度保持性、壽命可靠性試驗(yàn)與評價(jià)體系,實(shí)現(xiàn)了3個“首次”的大突破,助力了我國國產(chǎn)裝備由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變。
在聽取了相關(guān)成果匯報(bào),并進(jìn)行現(xiàn)場考察后,該校數(shù)控機(jī)床功能部件共性技術(shù)工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專家對該項(xiàng)目取得的成果以及在行業(yè)中建成的共性技術(shù)研究平臺等給予了高度的評價(jià),一致建議“盡快將成果輻射至更多的企業(yè),盡快建立更廣泛的檢測、技術(shù)服務(wù)平臺”。
的確,研究做得好不好,應(yīng)用說了算。參與研發(fā)的行業(yè)龍頭企業(yè)漢江機(jī)床、南京工藝等都迫不及待地體驗(yàn)該研究組陸續(xù)推出的新技術(shù)產(chǎn)品,并評價(jià)道:“產(chǎn)品指標(biāo)的確達(dá)到了國際先進(jìn)水平”。
此外,該研究組研發(fā)的滾動功能部件高端產(chǎn)品還為高檔數(shù)控機(jī)床配套建立了沈陽機(jī)床、大連機(jī)床、寶雞機(jī)床3家示范應(yīng)用基地,產(chǎn)品配套于寧江機(jī)床精密臥式加工中心,實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)滾動功能部件小批量為高檔數(shù)控機(jī)床配套,成功代替了進(jìn)口。
自此,我國高端數(shù)控機(jī)床行業(yè)徹底擺脫了國外在技術(shù)與工藝上的壟斷,擁有了自己的技術(shù)話語權(quán)。
但這并不表示他們在這一研究領(lǐng)域的使命就結(jié)束了。目前,該研究組正積極籌備建設(shè)國內(nèi)數(shù)控機(jī)床功能部件的國家級質(zhì)量監(jiān)督與檢測中心,為國內(nèi)行業(yè)提供最權(quán)威的技術(shù)服務(wù)。