[00865073]大型多功能高速高精镗铣加工中心关键技术与应用

该项目属机械工程学科机床技术领域。针对航天航空、电力、船舶、冶金、高铁、军工等国民经济及国防建设领域对高端数控加工装备的迫切需求，系统开展了大型多功能高速高精镗铣加工中心关键技术与应用研究，突破了镗铣加工中心结构动态优化设计、高精度高速重载主轴回转精度与热稳定性、高精进给机构精度补偿与控制、综合误差分析及动态补偿等关键共性技术；解决了高刚度、高精度静压工作台设计与控制，动刚度分析与抑振，伺服驱动优化等关键技术难题；掌握了镗铣加工中心几何精度与数控精度的协同控制技术，通过解决镗铣加工中心的精度保持性技术难题，实现了大型复杂零件加工质量的稳定性和一致性；开发了多种多功能附件头的配备技术，实现了机床的多功能扩展，满足了如液压机轮、压缩机转子、航空配件等特殊零件的精密加工需求。 主要技术创新如下：1、高精进给机构精度误差补偿及高速重载主轴温度控制补偿技术。通过机械、数控与液压自动耦合补偿建模，首次提出了刀尖三重挠度补偿新方法，实现了滑枕挠度-主轴箱倾斜-立柱倾斜的自动补偿。通过进给系统多领域匹配优化，采用自适应陷波滤波补偿控制，实现了进给位移、速度和加速度的综合控制，大幅提升了进给伺服驱动具有高响应、高精度和高稳定性。实现了镗杆温升的精确控制，保证Φ200mm镗杆的2000rpm高速运转。发明了落地镗铣床主轴箱动态平衡补偿装置、一种数控机床进给系统预紧力数字化检测装置、具有C轴功能的滑枕、一种新的主轴润滑结构及一种高速电主轴力-热耦合建模方法。2、大型镗铣加工中心结构动态优化技术。利用数值分析仿真技术，实现了大型数控镗铣加工中心的模块化及轻量化设计，解决了结构静/动刚度、热刚度等技术难题，提出了一种基于速度相关的数控机床结构的模态参数获取方法，建立了基于机床不同结构状态的数控机床频响函数获取方法，发明了大型加工中心的四导轨结构、具有C轴功能的大型重载静恒压工作台、完成了最大承重80吨恒静压工作台制造与验证。3、多种多功能附件头及自动更换技术。发明了机械式A/C轴联动双摆铣头、双分度万能铣头、自分度角度铣头，从而实现多功能、大扭矩、全方位及多角度曲面加工。发明了多功能附件头的主轴换速及拉紧装置，实现了机床滑枕的附件头自动更换和快速拉紧，提高了效率。开发了旋转式附件头自动更换头库装置，实现了附件头自动更换。4、精密制造与装备工艺技术。建立了完备的大型多功能高精镗铣加工中心的制造装配工艺，发明了镗铣床套筒平置安装装置及可调式检棒组件，对类似大型设备的装配起到应用示范。 已获得国家授权发明专利16项，实用新型专利14项，软件著作权3项，外观专利2项。所形成的自主创新技术成果已成功实现产业化。完成单位共计实现销售收入69221万元，利税总额17593万元。取得的关键共性技术和装备能满足国内主要行业的需求，不但对突破国外在大型镗铣加工中心领域的垄断具有重要意义，而且可有效促进中国高端智能装备技术的发展和进步。