[01070219]磨削类专用数控系统及其他专用数控系统研究开发与应用

一、所属学科领域项目属先进制造、机械制造与自动化领域。 二、主要内容主要针对国产数控系统应用，在国产开放式数控系统二次开发平台上，研究开发了外圆磨、斜轴端面磨、内圆磨、曲轴磨、齿轮磨、螺纹磨、丝锥磨、双头深孔枪钻、钢琴码克生产线、四轴格里森齿轮加工、五轴联动旋转锉工具磨等一系列专有加工技术和专用数控系统。 三、主要特点 1、外圆磨专用数控系统 (1)工艺卡参数化表格编程，用户只需填写若干工艺参数，避免了繁琐的G代码程序编写；(2)支持1个端面量仪、5个端测工位进行端面定位；(3)支持2个径向量仪实时监测外圆直径；(4)加工工件自动计数，砂轮自动修整，坐标自动补偿；(5)砂轮恒线速功能；(6)支持BCD码测量式端面量仪定位；(7)支持左右侧端面定位和居中定位；(8)支持复杂形状的砂轮修整；(9)特殊G代码超级链接编辑技术；(10)智能化引导式磨削参数设置。 2、斜轴端面磨专用数控系统 (1)提供虚拟的直角坐标操作环境，沿用普通直角外圆磨床操作习惯，避免复杂的斜轴机床操作，简化用户操作；(2)提供虚拟的直角坐标编程环境，沿用普通直角外圆磨床编程习惯，避免复杂的斜轴编程，简化用户编程；(3)发挥斜轴优势，提供强有力的端面磨削力，同时，保留普通直角外圆磨的所有功能。 3、螺纹磨专用数控系统及对刀偏差量的自动提取与消除 (1)工艺卡参数化表格编程，用户只需填写若干工艺参数，避免了复杂的G代码编程；(2)双手轮动态对刀，对刀准确方便；(3)支持粗磨、半精磨、精磨和光磨；(4)支持正向磨削和反向磨削；(5)采用该项目发明专利《数控螺纹磨对刀与磨削中偏差量的自动提取与消除方法》，自动提取螺纹磨对刀过程中的两轴同步误差，并在磨削过程中加以补偿，从而避免了依赖人工经验调整偏刀量。 4、齿轮磨削中的自动测量与离散角度最佳对刀法及装置在齿轮磨削加工的齿轮测量与对刀过程中，由于齿轮磨削余量很少，如果只对一个或几个齿槽对刀，由于各个齿槽起始角度和终止角度分布的差异，砂轮往往会对某些齿槽的某一边过度磨削，而对某些齿槽的某一边磨不上。为此，提出了基于最差齿槽边沿角度的齿轮磨削对刀法，该方法对齿轮的全部(或部分)齿槽起始角和终止角进行测量，找出偏差最大的齿槽起始边沿角度和终止边沿角度，由此计算最佳的对刀角度，以保证偏差最大的的齿槽起始边沿和终止边沿都有大致相近的磨削量。 5、一种间歇式自适应磨前磨后测量和免测量的锯齿磨削方法该方法利用传统的磨前磨后测量方法，磨削数齿后，确定毛坯锯齿参数(最大齿高和平均齿高)，并建立锯齿磨削量与砂轮损耗量关系模型，在该模型指引下，计算出毛坯锯齿估算磨削高度、砂轮估算损耗量，并直接进行锯齿磨削，对该齿和以后数齿进行免磨前磨后测量的磨削。然后通过间歇性的磨前磨后测量，调整锯齿磨削量与砂轮损耗量关系模型，调整毛坯锯齿参数，自适应地调整间歇测量周期。在保障磨削精度的前提下，尽可能减少测量次数，提高磨削加工效率。克服了传统磨前磨后测量加工效率比较低的缺点。 四、应用推广情况胡东红博士于2006年底进入武汉华中数控股份有限公司企业博士后工作站工作，主要从事国产磨削类专用数控系统和其他专用数控系统开发。2009年湖北大学与武汉华中数控股份有限公司联合成立“湖北大学华中数控系统应用技术研发中心”。 近10年来，胡东红博士及其团队研发的磨削类专用数控系统和其他专用数控系统在秦川集团、杰克集团、信远集团等大型企业集团和20余家中小型企业批量装机应用。据部分用户不完全统计，该项目所研究开发的研究成果在华中数控、湖北三环、浙江杰克、上海雄联、大连海事等企业得到应用。近三年为这些企业创造新增销售额1.1亿元，新增利润1852万元。 申报发明专利4项，已经授权3项；已获得软件著作权4项；在美国JAMT、SPIE、IEEE、Springer、《机械科学与技术》、《数学物理学报》等国内外重要期刊、会议发表论文40余篇。累积承担国家科技重大专项子课题、国家博士后科学基金、湖北省和武汉市科技项目近10项。