科创中国

高档数控机床与基础制造技术是工业现代化的基石，数控机床是当代机械制造业的主流装备，随着制造技术的不断发展，要求数控机床必须具有高速、高刚度和高精度等优点。我国数控机床数控化水平低，数控功能部件性能与国外制造水平差距大，自主创新能力不足，产品质量、可靠性及服务能力低，这些都是我国机床制造业面临的压力，迫切需要发展自己的高档数控机床制造技术。开展高档数控机床整体结构优化及传动系统齿轮精密制造技术的研究，形成具有自主知识产权的高档数控机床加工制造能力，对提升我国在高档数控机床领域的地位，具有重要意义。　　本项目以高档数控机床结构优化、传动系统齿轮精密制造为最终目标。建立了满足实际加工过程的热动力学仿真模型，结合机床实际使用环境完成了整机温度场分析，建立了加工中心结合面的热动力学特征参数对机床热动力学特性的影响规律，完成了加工中心热动力学相似模型的设计及实验，验证了采用相似分析方法研究机床热动力学特性的准确性和可行性。针对机床精度保持性问题，基于相似分析法，结合通过多年机床精度测试而得到的机床几何精度数学模型，提出一种机床精度保持性的相似评估方法。在此基础上，完成了机床精密齿轮传动结构的分析，建立了机床传动系统的三维几何模型，完成了机床精密齿轮的动态强度分析，建立了高档数控机床齿轮优化设计方法，完成了高精度齿轮磨削加工和修形方法研究，建立了面向精度保持性的精密齿轮检测技术，实现了高档数控机床齿轮精度评定。经过检测机床齿轮噪声由原来的78～80dB稳定减少到75～76dB：其中圆柱齿轮工程样件的加工精度达到ISO标准5级以上，模数2～4mm，分度圆直径40～200mm，齿面粗糙度***～***μm，齿面硬度HRC54～60。　　该项目的成果，对提高我国高档数控机床的研制水平、满足高精度传动技术要求提升提供理论基础和技术保证。该项成果进一步发展，可形成具有自主知识产权的整套的高档数控机床齿轮精密制造技术体系。该项成果可推广应用在坦克、船舶、汽车、新能源传动等领域，所形成的制造技术与装备，为其他类型高档装备的齿轮传动系统提供重要的技术参考价值，具有较大的工程应用和推广前景。