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辽宁省技术发明一等奖成果: 车铣复合切削部件的研究与开发

2018-05-24 19:52  新葡萄京娱乐场手机版报  (阅读人数:

车铣复合加工具有缩短产品制造工艺链、减少装夹次数、提高生产效率和加工精度等显著优势,是目前国际上最先进的制造技术之一。车铣复合加工的显著优势契合了当前制品多样化、小批量化的生产需求,已占数控机床的40%以上。车铣复合切削部件是车铣复合加工中心的核心,是能否实现高刚度、大扭矩的车削功能,高速/超高速的铣削、磨削功能,高速、高效、精密化的切削加工和多轴联动数字化加工功能的关键。

项目研制了“车铣复合动力电主轴”,通过一根切削主轴,同时实现低速5000rpm时150Nm的大扭矩车削加工和高速22000rpm时的铣削加工。安装在主轴前端的热和振动传感器以及主轴后端的直联光栅,将主轴系统运行状态反馈给液压系统,液压系统通过主轴前端的预紧油缸适时调整轴承预紧力,保证高转速时的系统可靠性和高动态特性;通过三齿盘结构实现铣削状态与车削状态的转换;应用配磨调整垫片保证齿盘锁紧时,主轴承实现卸载,获得车削加工时的高刚性和高可靠性。

“全数控双伺服动力刀架”将伺服刀架模块、动力驱动模块、Y轴切削进给模块融合为一体,设计滑动导轨的机械式锁死机构,有效卸载丝杠载荷,增加系统刚度,提高加工精度;设计应用行星轮系增速动力刀座,提高铣削转速至8000rpm;实现车铣复合加工和全数字化加工,具有功能配置灵活、拓展机床加工能力等显著优势。

以本发明为核心的HTM40/63/80系列高档车铣复合加工中心,以“零件单机完工”为设计宗旨,融合了车削中心与卧式加工中心的优点,体现了当今数控机床高效、高精、复合化的发展趋势。该加工中心采用先进的力矩电机作为B轴单元,采用插补铣削阻尼技术实现了高刚性、高定位精度、大扭矩B轴分度;开发基于对象机床的三维防碰撞系统模块及专用数控系统通讯接口,通过外部CAM预处理平台与数控系统的加工信息实时交互,实现加工中心的防碰撞在线预警及控制;开发刀具在线识别系统,并与数控系统整合,实现刀具与工艺参数的自动匹配,并根据刀具使用情况进行实时跟踪与预警;采用丝杠螺母内部冷却技术,Z轴最高120m/min的快移速度。

项目研究成果为国产高档车铣复合加工中心提供了核心功能部件,被广泛应用于HTM、HTC、VTM、VTC、GTM等系列国产高档数控加工装备,拓展了机床功能,增强了机床灵活性和可靠性,使我国自主开发的高端车铣加工装备具备了在一次装夹中完成零件的全部或大部分工序的生产能力。应用此类设备的航空、航天、船舶、车辆等行业,实现了使用单一复杂零件替代传统复杂装配体成为可能,提高了机械系统的精度与可靠性。

项目的相关研究成果先后获得国家授权发明专利9项,其中1项获2014年度中国专利金奖、1项获2013年度中国专利优秀奖。项目成果累计出版学术专著4部,发表学术论文200多篇,培养博硕士研究生41人。2010年至2014年,累计新增工业总产值29.38亿元,显著提升了我国装备制造业整体水平和综合国力。


撰稿:王贺

 

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