[01365363]高性能数控机床数字化智造技术平台的开发与应用

高性能数控机床已成为我国航空航天、兵器工业、汽车、装备制造等大中型企业复杂产品制造的重要加工装备。但目前,高性能数控机床的使用性能和使用效率的发挥却不尽如人意,仍然存在尚未解决的一些技术应用难题。 近年来,西安建筑科技大学项目组针对高性能数控机床的使用性能和使用效率展开了系统深入的研究,尤其是针对四轴、五轴数控机床,双主轴车削中心,车铣复合加工中心及铣车复合加工中心等高性能数控机床的使用性能和使用效率进行了系统研究,取得了丰富的创新技术研究成果。研究成果主要有：提出了基于成组工艺、模块化成组工装、工序集中的复杂孔系类航空液压零件加工的工艺方法;构建了数控加工铣削参数优化模型,实现了切削参数的优化选择和加工效率的预测;研发的五轴加工3D刀具补偿、NURBS插补及其前置、后置处理技术,实现了复杂曲面的高质量、高效率加工;研发的多轴多通道数控机床专用数控编程系统,完全支持了多轴结构体系、多通道并行加工、工序的集成和整合等先进加工功能;针对多轴多通道数控机床工艺规划及其后置处理,重点解决了不同工序间的衔接运动的准确性,工艺顺序和加工模式、主轴及副主轴加工的自动判定,数控加工工艺种类的后置处理方法,且实现了不同加工方式之间的无缝集成和运动衔接;研发的支持孔加工固定循环功能、3+2定位加工编程模式及五轴联动加工编程模式的后置处理技术有力促进了高性能数控机床在生产领域的高效应用。 目前,研究技术成果已形成了高性能数控机床高效加工的工艺-编程-优化-后置-仿真的一体化技术解决方案,构建了高性能数控机床数字化智造技术平台,实现了企业集成化生产应用,产生了良好的社会与经济效益。 高性能数控机床数字化智造技术平台全面系统地解决了高性能数控机床高效加工及集成应用的关键技术,研发的基于CATIA及UG的专用数控编程系统,正确生成了适应机床结构体系和车削、铣削通道等多种加工模式的刀具轨迹文件,实现了自动数控编程及其高效加工、复合加工和柔性加工的工艺特点;定制开发的基于IMSpost的面向机床、面向产品、面向工艺的后置处理器,解决了数控机床结构体系、数控控制系统及多种加工模式的后置处理算法、3+2欧拉编程、固定孔加工循环、3D刀具补偿与NURBS插补等功能等技术问题,有效正确地自动生成了数控加工程序,更好地适用于复杂零件的数控加工工艺优化和高效加工;构建的基于VERICUT的虚拟加工仿真系统,解决了虚拟环境下数控机床的结构定义、运动学模型,以及自动换装、刀具的正确调用、加工模式选择等技术问题,替代试切,可以检查制造过程的各种工艺问题,如碰撞、干涉、超行程和欠切、过切等,实现了数控加工程序的正确优化,保证了高性能数控机床的可靠安全运行;基于成组工艺、模块化成组工装、工序集的复杂孔系类航空液压零件的工艺规划,实现了复杂孔系类零件的快速装夹、找正和复杂孔系类航空零件的数控加工工艺优化与高效加工;多轴联动数控机床切削工艺参数优化,实现了对切削参数的优化选择和加工效率的预测。 研究成果于2010年开始在中航工业庆安集团有限公司进行示范应用,有力保障了重点军工多种型号产品的研制任务和多项国际转包航空产品的高质量按时完成,大大提升了企业的制造技术能力,提高了武器装备的研制水平,取得了良好的社会经济效益。通过与中航工业庆安集团有限公司、西安重装集团西安煤矿机械有限公司、陕西航天时代导航设备有限公司、中国兵器集团第205研究所等企业的产学研合作研究,将研究成果进行了推广应用。