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超精密加工設備研發和生產現狀及對策

2019-08-28 09:23:42


通過(guo)來國內(nei)相關機(ji)(ji)構的(de)努力,我國超(chao)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)設備(bei)(bei)(bei)的(de)水(shui)平(ping)與相比(bi),已(yi)經從(cong)20前的(de)望塵莫(mo)及到目(mu)前的(de)望其項背,少數設備(bei)(bei)(bei)甚(shen)至能(neng)(neng)并駕齊驅。但是,也應看到我國在超(chao)數控(kong)機(ji)(ji)床(chuang)尚未形成產(chan)業(ye)化,研制(zhi)的(de)機(ji)(ji)床(chuang)或設備(bei)(bei)(bei)樣機(ji)(ji)還無法大規模推廣使用。我國數控(kong)超(chao)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)設備(bei)(bei)(bei)產(chan)業(ye)化方面存(cun)在以下不足:各單位各自為戰,自主能(neng)(neng)力相對薄弱;功能(neng)(neng)部件(jian)發展滯(zhi)后(hou),對外依存(cun)度(du)高,尚未形成較(jiao)為的(de)配(pei)套體(ti)系(xi);缺乏超(chao)基礎元(yuan)部件(jian)及加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)設備(bei)(bei)(bei)設計、制(zhi)造標準;設備(bei)(bei)(bei)精度(du)保持性、運行性及可操作性較(jiao)差;設備(bei)(bei)(bei)的(de)控(kong)制(zhi)軟件(jian)及系(xi)統能(neng)(neng)力較(jiao)弱等。為此,在今后(hou)超(chao)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)設備(bei)(bei)(bei)的(de)和產(chan)業(ye)化生產(chan)中,應從(cong)以下方面加(jia)(jia)以關注(zhu):


(1)注(zhu)重超(chao)加工設備的(de)設計、建立制造及(ji)檢(jian)驗標準,提高工程(cheng)化水平(ping)。

除了關注超加工設備關鍵技術的攻關,也應重視設備的可使用性設計,例如超車床的金剛石刀具對刀系統、在線動平衡系統,大理石平臺導軌系統,確定性研拋設備的工件誤差在位測量系統等,這些部件除了有利于設備精度的提高, 多的(de)(de)是(shi)提加工(gong)設(she)備的(de)(de)效(xiao)率及(ji)增加操(cao)作的(de)(de)便利(li)性(xing)。此(ci)外在設(she)備的(de)(de)外觀(guan)造型(xing)設(she)計(ji)及(ji)設(she)備噪(zao)音控制等人性(xing)化(hua)設(she)計(ji)方面應(ying)符合滿足操(cao)作者的(de)(de)舒適(shi)性(xing)需求。

在目前技術水平下,超加工設備尚存在制造誤差、驅動誤差、聯動誤差、伺服匹配誤差、受熱變形、受力變形、非對稱剛度、數控精度等誤差來源,使零件加工輪廓不能與設計輪廓重合,表面粗糙度也體現各類頻率誤差的存在。隨著超機床軸系的增多和精度的提高,一方面需要新的設備精度測量表征方法和檢測檢驗手段;另一方面也可以逆向進行超加工設備的精度表征。為此,  有一整套超設備(bei)制造技術(shu)規范與(yu)檢驗檢測標準等,這樣才能正(zheng)確(que)評價超加工(gong)設備(bei)的(de)精度,實現對超加工(gong)設備(bei)的(de)各類需(xu)求。

此外,建立超機床制造行(xing)業標準(zhun)(zhun)也是實現(xian)產業化(hua)推廣的一(yi)個(ge)重要因(yin)素,這些標準(zhun)(zhun)包(bao)括超部件靜態及動態檢測、部件間位置關系的檢測與調整、超機床總體驗收(shou)標準(zhun)(zhun)等。

(2)重視超加工設備(bei)功能部(bu)件的(de)(de),形成的(de)(de)配套體系。

超(chao)(chao)(chao)車(che)床、超(chao)(chao)(chao)磨床等(deng)(deng)超(chao)(chao)(chao)加(jia)(jia)工設備(bei)是利用(yong)主軸、導軌以及(ji)控制(zhi)系統等(deng)(deng)超(chao)(chao)(chao)基(ji)礎(chu)(chu)元(yuan)(yuan)(yuan)部件的(de)(de)(de)精(jing)度(du)零件的(de)(de)(de)加(jia)(jia)工精(jing)度(du),對于此類設備(bei)的(de)(de)(de)關鍵(jian)是超(chao)(chao)(chao)基(ji)礎(chu)(chu)元(yuan)(yuan)(yuan)部件及(ji)其集成技術。超(chao)(chao)(chao)基(ji)礎(chu)(chu)元(yuan)(yuan)(yuan)部件都有的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)廠(chang)商,如英國(guo)(guo)(guo)Loadpoint公(gong)司(si)生(sheng)產(chan)(chan)超(chao)(chao)(chao)主軸、超(chao)(chao)(chao)導軌,德國(guo)(guo)(guo)Hyprostatik公(gong)司(si)生(sheng)產(chan)(chan)液(ye)體靜(jing)壓主軸、液(ye)體靜(jing)壓導軌以及(ji)液(ye)體靜(jing)壓絲杠等(deng)(deng)基(ji)礎(chu)(chu)元(yuan)(yuan)(yuan)部件,這(zhe)些產(chan)(chan)品(pin)已經形成系列(lie)化、標準化。國(guo)(guo)(guo)內(nei)雖(sui)然具備(bei)了超(chao)(chao)(chao)基(ji)礎(chu)(chu)元(yuan)(yuan)(yuan)部件研制(zhi)和(he)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)(neng)力,精(jing)度(du)指標也(ye)達到了產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)水(shui)平,但在模塊化、系列(lie)化、標準化等(deng)(deng)方面還存在差(cha)距(ju),目前國(guo)(guo)(guo)內(nei)沒有一家生(sheng)產(chan)(chan)廠(chang)家。國(guo)(guo)(guo)內(nei)生(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)電機、編(bian)碼器(qi)(qi)、光柵及(ji)多軸運(yun)動控制(zhi)卡等(deng)(deng)在性(xing)能(neng)(neng)及(ji)性(xing)等(deng)(deng)方面與存在較大差(cha)距(ju),目前國(guo)(guo)(guo)內(nei)研制(zhi)的(de)(de)(de)超(chao)(chao)(chao)加(jia)(jia)工設備(bei),檢(jian)測及(ji)電控元(yuan)(yuan)(yuan)器(qi)(qi)件基(ji)本依賴。

應繼續加(jia)強超基礎元部件的(de)和生(sheng)(sheng)產(chan)能力建(jian)設(she)(she),建(jian)立模(mo)塊化(hua)設(she)(she)計及生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)標(biao)準,在國內形(xing)成超基礎元部件配套(tao)生(sheng)(sheng)產(chan)廠家(jia),為超加(jia)工設(she)(she)備的(de)產(chan)業化(hua)生(sheng)(sheng)產(chan)提供支撐(cheng)。

(3)將超加工工藝(yi)與(yu)設備相結合,為用戶提供一體化的解(jie)決方案。

超(chao)加(jia)工設(she)備(bei)解禁(jin)以后,國內高(gao)校、民企和相(xiang)關(guan)(guan)各工業部(bu)門陸續引(yin)進(jin)了(le)大量的(de)各類超(chao)加(jia)工設(she)備(bei),但是(shi)能充分發揮設(she)備(bei)性能、應用效(xiao)果良好的(de)單位很少,主要原因是(shi)設(she)備(bei)可以從引(yin)進(jin),而(er)用戶需求的(de)相(xiang)關(guan)(guan)工藝卻無法(fa)引(yin)進(jin)。國內生產廠家則(ze)可以通過(guo)為用戶提供超(chao)加(jia)工設(she)備(bei)與工藝一(yi)體化(hua)的(de)解決(jue)方案,提高(gao)國產超(chao)加(jia)工設(she)備(bei)的(de)市場競(jing)爭力。

對(dui)(dui)于(yu)超(chao)研(yan)磨(mo)拋(pao)光設(she)(she)備(bei)這點尤為重要,由于(yu)此類設(she)(she)備(bei)是通(tong)過可控的(de)(de)(de)去除函數(shu)(shu)零(ling)件(jian)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)工精(jing)度,因此設(she)(she)備(bei)廠(chang)家可以將設(she)(she)備(bei)工藝(yi)參(can)數(shu)(shu)、不(bu)同(tong)工具及磨(mo)料、不(bu)同(tong)材料及不(bu)同(tong)形狀零(ling)件(jian)的(de)(de)(de)去除函數(shu)(shu)等超(chao)加(jia)(jia)工工藝(yi)參(can)數(shu)(shu)以專家系統或數(shu)(shu)據庫(ku)的(de)(de)(de)形式集成到設(she)(she)備(bei)中供用(yong)戶(hu)(hu)選擇使(shi)(shi)用(yong),同(tong)時(shi)跟隨用(yong)戶(hu)(hu)對(dui)(dui)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)效果,對(dui)(dui)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)硬件(jian)及軟件(jian)不(bu)斷改進和升級,從而提升國產(chan)超(chao)研(yan)拋(pao)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)水平。

(4)聯(lian)合國內從事超加(jia)工技術研究(jiu)的單位、互補,組建超加(jia)工設備及(ji)產(chan)業化(hua)生(sheng)產(chan)基(ji)地。

目前,國內從(cong)事超加工技術(shu)(shu)研究(jiu)的單(dan)(dan)位(wei)眾多,其中包括高(gao)校、中科(ke)院和各(ge)(ge)個集團研究(jiu)所以(yi)及應用單(dan)(dan)位(wei)等,但(dan)大部(bu)(bu)分單(dan)(dan)位(wei)均各(ge)(ge)自為(wei)戰(zhan),研究(jiu)內容(rong)雷(lei)同(tong)、條件建設(she)重復,從(cong)宏觀戰(zhan)略層面(mian)缺乏統一的規劃,有(you)時甚至存(cun)在(zai)惡意競爭,而且主要目標都是為(wei)了解決行業(ye)內的任務或型號難題。國內目前雖然也設(she)立了超機(ji)(ji)床工程技術(shu)(shu)研究(jiu)中心(xin)(科(ke)技部(bu)(bu))、超機(ji)(ji)械加工技術(shu)(shu)研究(jiu)應用中心(xin)等機(ji)(ji)構,但(dan)成(cheng)員(yuan)單(dan)(dan)位(wei)覆蓋面(mian)有(you)限,且管理松散,從(cong)體制和機(ji)(ji)制上(shang)很難做到(dao)各(ge)(ge)成(cheng)員(yuan)單(dan)(dan)位(wei)聯合。

聯(lian)合國內技術(shu)單(dan)位,打(da)破(po)行業(ye)(ye)壁(bi)壘,建立超(chao)加(jia)工(gong)設備和產業(ye)(ye)化(hua)實(shi)體,同時可考慮吸收民(min)間資本,實(shi)現(xian)超(chao)加(jia)工(gong)設備的產業(ye)(ye)化(hua),滿足國內各行業(ye)(ye)的需求。

(5)以重(zhong)大項(xiang)目需(xu)求為牽引,優先發展超加工設備。

超(chao)加工設備(bei)結構(gou)功(gong)能相對(dui)簡單,從定(ding)制價格(ge)及周期(qi)用(yong)戶(hu)可能無法承受(shou),這也是國(guo)產設備(bei)實現(xian)產業化的一條(tiao)捷徑。

從(cong)“十一五”開始根據產(chan)(chan)業(ye)和(he)技術的(de)(de)發展(zhan)需(xu)求,設(she)立(li)了包括“數控(kong)機(ji)(ji)床與基礎制(zhi)造(zao)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)重(zhong)大專(zhuan)(zhuan)項(xiang)”在(zai)內的(de)(de)16個  科技重(zhong)大專(zhuan)(zhuan)項(xiang),這(zhe)也為(wei)功能部件(jian)(jian)和(he)超加(jia)(jia)工(gong)(gong)設(she)備(bei)整(zheng)機(ji)(ji)的(de)(de)研(yan)制(zhi)和(he)發展(zhan)提供了契機(ji)(ji),相(xiang)關(guan)成(cheng)(cheng)果(guo)已(yi)應用于航空航天(tian)復雜零部件(jian)(jian)的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)。此外“高分(fen)辨率對地觀測(ce)系統(tong)”、“大規模集(ji)成(cheng)(cheng)電(dian)路制(zhi)造(zao)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)與成(cheng)(cheng)套工(gong)(gong)藝”等重(zhong)大專(zhuan)(zhuan)項(xiang)的(de)(de)啟動(dong)對大口徑及精度光(guang)學(xue)元件(jian)(jian)的(de)(de)產(chan)(chan)業(ye)化提出了需(xu)求,國(guo)內相(xiang)關(guan)單位研(yan)制(zhi)成(cheng)(cheng)功了磁流變拋光(guang)設(she)備(bei)、離子束拋光(guang)設(she)備(bei)等,從(cong)而為(wei)專(zhuan)(zhuan)項(xiang)的(de)(de)實施提供了有力技術和(he)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)支撐,提升了我(wo)國(guo)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)制(zhi)造(zao)水平。即將(jiang)啟動(dong)的(de)(de)發動(dong)機(ji)(ji)專(zhuan)(zhuan)項(xiang)也將(jiang)為(wei)軸承、葉(xie)片(pian)、噴嘴等發動(dong)機(ji)(ji) 關(guan)鍵(jian)元部件(jian)(jian)的(de)(de)國(guo)產(chan)(chan)超加(jia)(jia)工(gong)(gong)和(he)檢測(ce)設(she)備(bei)的(de)(de)研(yan)制(zhi)和(he)產(chan)(chan)業(ye)化提供有力的(de)(de)。


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