科创中国

采用高精度大型数控机床加工技术是航空、核电、军工、汽车、医疗等领域大型结构件精密加工的根本途径。大型龙门加工中心、数控加工中心等大型精密数控装备的回转传动系统是控制数控装备回转精度的关键核心部件，当前高精度大型数控机床对这类核心零部件的需求非常迫切。大型数控装备用超大精密齿圈具有外径大、轮缘单薄、两半式、易变形、制造难、回转精度高等特点，制造难度非常大。目前大齿圈的精密制造在国内外都属于技术瓶颈，国内企业制造的大齿圈在精度方面劣势明显，无法应用于航空、核电、军工等领域，对进口依赖较大。本项目提出了大齿圈的精密制造误差溯源方法，揭示了超大型高精度齿圈高效切削、磨削加工机理，发明了超大型高精度齿圈变形控制的新方法、新工艺。主要创新性成果如下：　　（1）揭示了超大型高精度齿圈高效切削、磨削加工机理，实现了超大型高精度齿圈高效切削、磨削加工。解决了热处理及切割工艺技术，将齿圈切割时半圈开口变形量由原来的大于15mm控制在3mm以内；解决了齿形切削加工刀具磨损和增效问题，高精度双切滚刀效率提高5倍；产品精度达DIN3级，国内外竞争产品只能达到DIN6级或DIN7级。　　（2）提出了超大型高精度齿圈变形控制方法。揭示了多力耦合引起的切削加工变形机制与规律；揭示了工件的定位、支撑、装夹误差来源及其对误差影响的规律；发明了用于超大薄壁齿圈的翻转工装，将工件翻转和吊装变形由原来的5mm变形控制在***以内；发明了齿圈装配定位技术，装配效率提高6倍以上；直径5m的齿圈拼装后精度能达到5级，国内外竞争产品只能达到7级。　　（3）发明了超大型高精度齿圈精密加工表面完整性控制技术。揭示了齿圈加工表面状态与切削、磨削条件的关系；发明了齿圈表面热处理新工艺方法，能有效控制齿圈热处理变形；产品齿圈齿面粗糙度Ra≤***，国内外竞争产品只能达到***。　　（4）开发了超大型高精度齿圈精密加工工艺优化及智能数据库。实现了基于抗疲劳制造的切削加工参数优化；建立了基于高效切削数据模型B/S结构的齿圈精密加工网络数据库信息系统；建立了齿圈加工数据库信息系统的业务功能流程和数据流程，并开发了齿圈加工网络数据库信息系统。　　项目成果已在北京北一机床股份有限公司、齐重数控装备股份有限公司、上海三一精机有限公司等大型数控装备厂家应用。填补了国内直径5m以上超大型高精度数控装备用齿圈的技术空白，利于打破国外垄断，提高国产化率，对我国大型数控装备水平的提升具有革命性的意义。本项目技术是目前全球只有能为质子治疗仪生产配套的直径***，精度DIN6的传动大齿圈，也是目前全球唯一具备8m精密成型磨齿加工的技术。授权发明专利7件，其他知识产权3件，发表论文22篇。近两年累计新增销售5166万元，净利润1452万元，具有非常广阔的市场前景。成果总体上达到国际先进水平，引领超大精密齿圈制造技术发展。