[00354157]高性能数控系统关键技术及产业化

高性能数控系统是发展高端制造装备的基础，代表国家制造业的核心竞争力，西方发达国家长期对中国进行技术封锁和行业垄断，严重影响中国高端制造业的发展。数控系统是导致中国制造“基础薄弱，缺心少脑”的典型关键基础部件，功能、性能、可靠性和成套性与国外存在差距，主要原因在于数控系统的研发涉及机、电、控、液多个领域，技术难度大，尤其是内外设备间信息的实时可靠交换、多轴耦合运动的复杂轨迹控制、高速高精运动的柔性平滑和电机高增益宽域控制等难题亟待解决，同时如何深度挖掘加工过程物理信息资源，实现数控系统智能化，是新型制造的挑战。在国家重大科技项目和企业支持下，“产学研用”联合攻关，开展高性能数控系统基础理论、应用技术、系统集成等创新研究，攻克了上述难题，成功研制出具有自主知识产权的系列化高性能数控系统成套产品，并实现产业化。1、发明基于以太网的数控系统高速实时现场总线技术(同步信号时间差最大16ns，国外最大60ns)，构建全数字数控系统体系架构，研发嵌入式一体化的数控系统软硬件平台，实现了内外设备间信息的实时可靠交换。系统可靠性已达到国外同等水平。2、建立多轴联动机床统一运动学模型，提出双矢量位姿变换方法，开发RTCP、大圆插补、定向加工、主轴同步、伺服轴位置同步、多通道协同等功能，实现了多轴耦合运动的复杂轨迹控制，满足复杂形状零件的加工需求。功能指标达到国际先进水平。3、提出基于柔性加减速的高速纳米插补方法，开发高速、高精、高刚度的驱动控制技术，研制高响应、高能效、低转矩波动的伺服电机，实现了高速高精运动的柔性平滑和电机高增益宽域控制，满足高速加工要求。加工效率大幅提升(典型零件加工，效率比国外系统高10%以上)。4、首创基于云计算的数控系统智能化技术，构建数控系统云服务平台，发明数控系统电控大数据的指令域分析方法，研究加工过程物理信息资源的深度挖掘技术，实现了数控机床健康评估、断刀监测、工艺参数优化等智能化应用。总体技术达到国际领先水平。获得发明专利49项，软件著作权47项，形成国家和行业标准13项，省部级一等奖5项。系列化高性能数控系统成套产品替代进口，在沈飞、成飞、航天八院、核九院、大连机床、普什宁江等2000多家企业应用近90万台套，实现了航空航天、能源动力、汽车及其零部件、3C制造、机床等领域高档数控装备和武器装备的批量应用。鉴定意见：“自主可控的数控系统，全面达到国际先进水平，为高档数控机床重大专项作出了突出的贡献，为中国智能制造提供了智能平台”。近三年新增销售额近42.2亿元、利润近6.5亿元。改变了中国高性能数控系统被国外垄断的局面，为中国高档数控装备的自主可控提供了重要技术保障。