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[高端制造] 原创:中国机床工业发展历程及数控高精加工纵横谈

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langge945 发表于 2017-6-5 17:11 | 显示全部楼层
数控机床滚动功能部件国产化取得突破
2017-06-05
数控机床是中国高端装备制造业实现自主发展的命脉,而滚动功能部件作为其关键却存在精度难以保持的短板,严重制约着我国高端装备的国产化。日前,南京理工大学冯虎田教授团队在该方面取得10项关键共性技术突破,研制出一系列检测装备并填补国内空白,通过国家科技重大专项验收。
南京理工大学作为中国滚动功能部件的主要研发基地,自2009年以来,在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项的支持下,研究人员瞄准国际技术前沿,重点在滚动功能部件精度、摩擦磨损、疲劳、刚性、材料优选、可靠性试验方法等方面开展研究,在10项关键共性技术取得重大突破并得到应用验证。据了解,参研的龙头企业已经应用这些技术陆续推出新产品,指标达到国际先进水平,其中滚珠丝杠的旋铣加工精度比原来提高了一个等级,实现了国产滚动功能部件小批量为高档数控机床配套,成功替代进口。
冯虎田认为,产品的检测和试验对科学研究尤为重要,而我国以前对于滚动功能部件的重要实验与测试设备严重欠缺。因此实验室针对滚动功能部件的综合性能、动静刚度、精度、寿命等方面的测试,研制出一系列检测装备共28套,填补了国内空白,并向行业技术辐射。
据悉,该校已联合国内龙头企业针对产品性能检测、测试方法、可靠性试验等方面制定、完善了32项行业及国家标准,申请授权发明专利66项,软件著作权10项。目前,实验室已为兵器、航空航天、电子等行业提供服务,部分检测设备达到国际领先水平。来源:中国航空新闻网

http://www.dsti.net/Information/Viewpoint/74156
langge945 发表于 2017-10-17 18:35 | 显示全部楼层
武重集团国家科技重大专项课题通过终验收
发布时间:2017-10-17
  9月26日,由中国兵器工业集团武汉重型机床集团有限公司主承担的国家科技重大专项——“超重型单柱移动立式铣车床”课题在天津赛瑞机械设备有限公司通过了工信部产业发展促进中心专家组的终验收。
  CKX53280超重型数控单柱移动立式铣车床是迄今为止世界上加工规格最大的立式铣车床,具有大承载、高效率、高精度、加工范围广、高可靠性等特点。设备最大加工直径、承重、加工高度、工作台的径向以及工作台任意分度精度指标均为世界第一。该设备具备车、铣、钻、镗、磨复合加工功能,能够实现零件一次装卡完成所有或大部分加工工序,可用于百万千瓦级压水堆核电站的核反应堆压力壳(加工高度近13米)、堆芯吊兰、蒸汽发生器等核电领域超高回转类零件的加工,以及水轮机转轮体、超大吨位全旋转起重船的旋转支承、电站转子支架、底环、底座、矿山滚筒等水电及船舶领域关键大件的加工。
  该项目的成功研制,解决了我国核电、水电领域发电容量突破千万千瓦难题,打破了发达国家战略装备核心加工机床对我国的垄断和技术封锁,标志着国内重型、超重型机床装备生产能力显著提升,为我国重点领域战略装备的研制做出了重大贡献。(张辉)

http://www.norincogroup.com.cn/art/2017/10/17/art_84_49862.html
langge945 发表于 2017-11-8 22:44 | 显示全部楼层
我国机床企业开放全球首个工业操控智能平台系统i5OS

2017-11-08 20:03:10字号:A- A A+来源:观察者网综合

关键字: 我国机床企业全球首个工业操控智能平台系统i5OS

【观察者网综合】第十九届中国国际工业博览会于11月7日至11日在国家会展中心(上海)举行。11月7日,沈阳机床集团董事长关锡友在第十九届中国国际工业博览会上宣布,沈阳机床面向全球发布世界首个工业操作系统——i5OS。i5OS发布后,将面向全球开发者和使用者免费开放。这是沈阳机床面向工业全领域打造的全新工业操作系统,未来借助互联网,世界各个角落的工程师和工业产品都可在此平台集成,有望形成新的工业生态经济。

i5OS是由沈阳机床集团自主研发,为制造业提供自主、安全、可控的运动控制开放平台,被称为“工业界的安卓系统”,推动制造模式由程序驱动变为应用驱动,有力助推制造业转型升级。
据了解,i5OS通过授权向设备制造商提供产品及服务,替代传统解决方案,降低开发成本,提高开发速度。传统装备或自动化制造商借助i5OS实现产品智能化升级,并可通过在该平台上专有APP的开发,实现技术独立、技术沉淀、技术资本化。此外,学者、创客、专家等也可借助i5OS获得专有技术、专有工艺的变现能力,通过APP开发实现技术产品化和销售规模化。
据沈阳机床官方微信“i5沈机智能”(ID:shenjizhineng)消息,传统装备或自动化制造商可以借助i5OS实现产品智能化升级,同时获得自主、安全、可控的核心技术能力保障,通过在i5OS平台上专有APP的开发,实现技术独立、技术沉淀、技术资本化,并将自身在行业内的经验和特殊工艺等Know-how转化为行业内的独特优势,实现差异化竞争和技术跨越,进而助力整个行业的转型升级。
行业的高校学者、创客、专家等可以借助i5OS获得Know-how变现能力,通过将专有技术、专有工艺等在i5OS平台上的APP开发实现技术产品化、并通过AppStore快速获得推广渠道、轻松实现规模销售获得收益,助力“大众创业、万众创新”在工业领域的蓬勃发展。
帮助和推动传统行业快速跨入工业互联网时代,通过i5OS平台上专门针对互联网环境设计的iPort协议,相关智能装备将能够快速接入iSESOL等工业互联网平台,快速复制机床行业的相关创新模式,并推动应用i5OS的各行业、各领域催生新的创新模式,加速工业领域的模式创新和产能升级。

2007年以来,沈阳机床集团历时10年自主研发,成功攻克i5运动控制核心技术并加速产业化进程,相继发布二轴、三轴、四轴、五轴机床的i5系列智能产品,并由此催生isesol工业云平台,探索机床全生命价值分享的创新商业模式,助推传统装备制造企业向工业服务商转型。
“如果将i5技术以分享方式运用于各个细分行业,可以大幅提高制造业智能升级效率,因此,沈阳机床集团创造性提出社会化开发思路,将i5核心技术模块化封装,通过i5OS平台和互联网提供技术服务和支持。”沈阳机床集团i5技术研发负责人朱志浩介绍。
为进一步发挥i5OS平台对制造业转型升级的推动力,最近同济大学、上海交大、西安交大等研究机构与沈机集团共建i5OS联合实验室,加速搭建承载中国自主工业知识和技术体系的分享式平台,助推并引领智能制造新变革。
延伸阅读:I5机床是什么?
i5是指(Industry、Information、 Internet、 Integrate、Inteligent),即工业化、信息化、网络化、智能化、集成化的有效集成。
i5智能机床具有智能补偿、智能诊断、智能控制、智能管理等特点,能够实现高精度、高效率、低能耗加工。i5智能机床不仅能够满足加工任务,还会实时传输数据。同时,i5智能机床特有的互联网功能,使其成为智能终端,实现分布式、分级式、分享式制造,真正改变世界生产方式。

http://www.guancha.cn/Industry/2017_11_08_434033.shtml
langge945 发表于 2017-11-21 13:53 | 显示全部楼层
突破透平叶片加工专机,大连科德迈出万里长征第一步


2017-11-21 07:56:29字号:A- A A+来源:观察者网
关键字: 透平叶片大连科德

【文/“科工力量”作者 高航】
近日,由大连科德数控有限公司自主研发生产的KTurboM3000五轴联动卧式透平叶片加工专机圆满结束了在某军工单位的“试用期”,开始正式投入使用,进入“上岗作业”阶段。这标志着我国自主研发生产的首款透平叶片加工专机已经真正进入军工生产领域。
众所周知,以航空发动机、燃气轮机和蒸汽轮机为代表的透平式动力机械(Turbine Engines)被称为工业的心脏,制造业皇冠上的明珠,其加工制造难度非常大。而透平叶片(Turbine Blade)则由于形状复杂,尺寸多样,材料难切削,对表面质量要求极高,故而对加工制造工艺的要求则更加苛刻。于是大约从二战以后开始,一类专门从事透平叶片加工的特种设备开始出现,这就是透平叶片加工专机。
为了满足透平叶片加工的苛刻要求,透平叶片加工专机一般都要求同时具备大功率、大扭矩、高转速、高给进速度和高稳定、高精度的特性,而大功率、大扭矩、高转速和高给进速度的强力切削往往和高稳定、高精度的要求是背道而驰的,因此透平叶片加工专机对核心关键零器件的性能提出了极高的要求,并且必须采取一些特殊设计。
如此类设备一般都采用斜床身设计,目的是为了降低Y轴运动组件的重心,提高整机加工过程中的稳定性;又如为了满足大尺寸叶片的加工需求,此类设备都有两个可同步旋转的工件主轴,工件的根部和尖端分别通过两套夹具装夹在两根工件主轴上,以提供强力切削所需的大扭矩,提高加工效率。此外,为了能够高效加工形状复杂的叶片,此类设备的数控系统都嵌入了带有专用多轴联动和刀路规划算法的优化模块,这些算法也是相关厂家的核心机密。
由于透平叶片加工专机研发和生产的技术门槛极高,因此长期以来,该设备的研发和生产都被垄断在屈指可数的几个欧洲高端机床企业手里,如意大利的帕尔帕斯(Parpas),瑞士的斯达拉格(Starrag)和GF加工方案旗下的里希蒂(Liechti)等。
其中斯达拉格是这个领域绝对的霸主,其地位绝不亚于荷兰ASML在高端光刻机领域的地位,包括美国F-119、F-135、F-414和LeapX,英国EJ-200和湍达系列等先进航空发动机的核心和关键零部件的生产制造全部采用斯达拉格的透平叶片和整体叶盘(Blisk)加工专机;我国的两机专项也得到了斯达拉格方面的大力支持,其为我国专门定制的柔性制造系统(FMS)已经开始服务于我国先进航空发动机和先进燃气轮机的制造。

斯达拉格为我国定制的航发叶片柔性生产线
然而我国毕竟是一个航空航天大国,虽然永久中立国的设备不存在禁运问题,但是面对被昂贵的进口设备挤占的大量经费空间,拿出自己的同类设备已经成为了一个不可回避的要求。来自大连科德的KTurboM3000就迈出了打破欧洲垄断的第一步。

KTurboM3000加工演示
与某些披着国产外衣,实则核心和关键零器件和数控系统主要依赖进口的自主品牌设备不同,KTurboM3000的数控系统、伺服电机、力矩电机、电主轴电机、工作主轴和摆头等核心和关键软硬件模块均为科德自主研发,自主配套率达到了很高的水平。
在研发过程中,科德攻克了服务于大负载强力切削的动态高刚度设计、高性能伺服电机及其驱动技术、可抑制加工振动的双滚珠丝杠驱动方式、大扭矩高刚度高精度B轴驱动技术和专用数控系统等核心和关键技术,实现了我国在此领域零的突破。
该设备推出之后,首先在无锡透平等企业投入生产,而后进入某军工企业试用。试用的结果表明,该设备的性能完全满足军品加工需要,已被正式纳入该企业的产品生产线。KTurboM3000的主要性能参数如下:

可以看到,KTurboM3000可加工最大直径为700mm,最大长度为3000mm的工件;其刀具主轴(电主轴)最大功率达62kW,最大扭矩达204Nm,最高转速达10000r/min;最大平移给进速度为30m/min,两个旋转自由度上的最大摆动速度分别为200r/min和50r/min;X/Y/Z轴平移定位精度可达0.012/0.01/0.01mm,重复定位精度为0.009/0.008/0.008mm;而两个旋转自由度上的角度定位精度可达10″,重复定位精度可达8″。
对于一台动力如此充沛,给进如此迅速的设备来说,能达到这样的精度已经实属先进。而KTurboM3000实际使用的情况也不负众望,根据试用该设备的某军工单位的负责人介绍,在用它代替同一个工序的进口设备之后,产品的加工效率提高了一倍甚至更多。
不过透平叶片加工专机这个市场和高端集成电路市场一样,有着赢者通吃的残酷法则,这就意味着任何新来者一旦进入这个市场,就将被毫不留情的推到和这个市场里最顶尖的厂商同台较量的斗兽场里。日本某著名机床厂商曾经想挤进这个市场,然而因为技术上和欧洲厂商的明显差距,很快就被不由分说的淘汰出局,只好灰头土脸的败退到内燃机涡轮增压器市场保全自己。
那么KTurboM3000和业内最顶尖水平的差距有多大呢?我们以和KTurboM3000的体量和最大加工尺寸相近的斯达拉格透平叶片加工专机LX451为例来说明。LX451的主要性能参数如下:



可以看到,LX451除了最大加工尺寸略小(工件最大长度2800mm,最大直径600mm),电主轴功率和扭矩(28kW/181Nm)逊色于KTurboM3000之外,其他的核心和关键性能指标都占有绝对优势。
其电主轴最大转速可达18000r/min;最大平移给进速度为50m/min,比KTurboM3000快2/3;B轴的最大摆动速度达60r/min,也大于KTurboM3000的50r/min;在精度方面,LX451的平移定位精度可达0.009mm,角度定位精度可达6″;尤其是在重复定位精度这一关系到加工精度稳定性的核心指标上,LX451的表现更是可以用“令人咋舌”来形容:平移重复定位精度达0.0028mm,而角度重复定位精度也达到惊人了4″,也就是说LX在平移和旋转轴上的重复定位误差都不超过KTurboM3000的六成,有的指标甚至不超过KTurboM3000的三分之一,这样的精度稳定性在当今世界的同类设备中可谓无与伦比。
另外,尽管使用了西门子840D数控系统,但斯达拉格的数控系统里都带有自己开发的优化模块,尤其是在2005年收购英国自适应加工算法开发商TTL(Toolroom Technology Ltd.)之后,斯达拉格在航空发动机零部件加工算法方面的积淀已远非其他厂商能望其项背。
从以上对比可以看出,尽管实现了国产透平叶片加工专机的零的突破,KTurboM3000和世界顶尖水平还有不小的差距。实际上在真正的生产场合中,KTurboM3000作为精加工设备只能用在航空发动机风扇叶片、燃气轮机低压压气机叶片和蒸汽轮机叶片等对加工要求不是非常苛刻的场合;而在加工先进航空发动机的高压压气机叶片和低压涡轮叶片(高压涡轮一般是整体叶盘)以及燃气轮机的燃气涡轮叶片等高端产品的时候,KTurboM3000则只能作为粗加工设备使用,精加工设备只能选择斯达拉格。事实上在前述的某军工单位的生产过程中,KTurboM3000正是作为粗加工设备,代替之前的进口设备与斯达拉格的精加工设备配合,从而使得整个叶片的加工效率翻了一番的。
综上所述,大连科德的KTurboM3000透平叶片加工专机实现了国产设备在该领域的零的突破,虽然性能与顶尖厂商差距明显,但已经在特定场合实现了对进口设备的替代,并且实现了持续稳定运行,表现良好。万里长征走出了第一步,以后的路充满着艰险,但也不乏希望,让我们期待国产高端制造设备更亮眼的表现吧。

http://www.guancha.cn/kegongliliang/2017_11_21_435714_s.shtml
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