[01033214]高服役性能滚动功能部件测评关键技术与装备

该项目属于高档数控机床与先进制造领域。高档数控机床是国家装备制造业最重要的工作母机，其性能和拥有量是衡量国家综合国力的重要标志。以滚珠丝杠副和滚动直线导轨副为核心的滚动功能部件是保障高档数控机床制造精度、刚性、精度保持性的关键；以滚珠丝杠副为核心的作动器及新一代阻尼器是大飞机、运载火箭、导弹、空间站、核电站，以及大型桥梁、高铁车辆等军民两用高端装备实现高可靠性和长寿命的前提。丝杠副和导轨副在高档机床装备行业的国内市场需求达200亿元/年。服役性能测评存在测不全、测不准、效率低、缺乏核心测试装备等难题，严重制约产品服役性能提升，是国产高档机床进入国际先进行列、解决国防军工卡脖子工程的瓶颈。 该项目依托多个国家科技重大专项，历经十余年，提出了滚动功能部件(丝杠副和导轨副)服役性能系列测评方法，攻克了可靠性、精度、刚度、预紧力4大类测评与性能提升关键技术，发明了17种成套测试装备，形成了一整套科学完善的滚动功能部件性能测评体系，解决了标准不统一的行业共性难题。主要创新点如下： 1)提出了基于全周期分段步加策略的加速试验方法，攻克了可模拟重载低速、轻载高速、交变载荷等多种复杂实际工况的双向加载技术，发明了丝杠导轨副精度保持性、可靠性及寿命成套试验装备，丝杠副精度保持性从900-1300h增加至4002h，MTBF从4000h增加至10423h。 2)提出了复杂几何特征约束下的内外螺旋滚道综合精度非接触式测量及多误差源解耦补偿方法，攻克了滚道自动对刀和研磨改性技术，发明了滚道检测装置及研磨装备，丝杠滚道残余压应力平均增加96.8％，周期行程误差平均降低24.1％。 3)提出了基于微形变补偿和多维方向解耦的丝杠导轨副综合刚度高精高效检测方法，攻克了尺寸精度和工艺可控的高刚性设计技术，发明了综合刚度和额定静载荷高精检测装备，重复测量精度从10％提升至3％以内，检测效率提升70％以上。 4)提出了基于摩擦系数及刚性拐点的丝杠副预紧力精确计算方法，攻克了滚珠丝杠副动态摩擦系数实测技术，发明了预紧力与空载扭矩同步在线测量装置，计算误差较国际通用公式的20％降低至10％以内。 卢秉恒院士担任主任的科技成果鉴定委员会认为：该项目成果总体达到国际先进水平，其中4项标志性成果为国际首创。核心技术与装备完全自主可控，打破国外垄断。项目授权国家发明专利35件，软件著作权10项，出版专著2部，发表论文125篇，形成行业标准14项，其中13项为首次制定。发明的成套测试装备、测评方法与标准在国内21家国家级质检单位和滚动功能部件骨干企业推广应用，累计销售17种57台套，市场占有率90％以上；首次以统一的标准开展行业产品性能测评，测试水平达到国际先进，大幅提升了国产丝杠导轨副的服役性能，产品国际竞争力显著增强，在中高档数控机床和国防军工高端装备中替代进口、大批量配套应用，近两年新增产值10.51亿元。