[00986914]基于激光定位的数控雕铣中心关键技术开发

该项目属于机电装备制造业，涉及数控雕铣中心的关键技术开发。数控雕铣中心是指装有自动换刀装置，同时具备雕刻和铣削加工能力的专用数控加工机床。其不仅可以代替传统的手工雕刻工作，而且已拓展到复杂零件加工，高精度模具制造等领域。数控雕铣中心是一种高端装备，属于战略性新兴产业。随着社会进步和行业技术发展，其市场应用前景不断增长；与此同时，用户对数控雕铣中心的功能也提出了更高的要求。数控雕铣中心正朝着操作简易化，高速高精度化，功能复合化、柔性化，智能化和网络化方向发展。与发达国家相比，中国的数控雕铣中心在设备加工精度、加工效率、控制系统柔性化和整机可靠性等方面存在着较大的差距。该项目在分析国内外数控雕铣技术基础上，在数控雕铣中心的机械本体设计、控制系统软硬件设计、激光定位系统设计等关键技术上取得了重大突破，缩短了中国与发达国家的差距。创新性体现在1.在机械本体结构设计中，采用多功能或多工位集成的多主轴总成结构；实现了雕刻、镂铣、钻削、锯切、修边等多功能或多工序加工一步完成的功能，保证了高速加工时的运动平稳性和平顺性。2.在控制系统硬件设计上，该项目在国内率先将FPGA的可重构性应用到雕铣中心的数字控制系统上，首先，在主控部分，将主CPU嵌入在FPGA芯片内部，通过改变FPGA内部逻辑实现主控CPU、逻辑构成的重构；从而使得项目产品主控器内部的结构可以快速响应市场对数字控制系统可重构性、资源再分配等变化的需求。其次，采用接口板与主控板分体结构，同时预留够足够多的通用I/O资源，以只需通过改变接口板来满足用户的扩展性需求，可满足加工不同加工对象的新需求，而不必重新投资购置新加工设备。3.在控制软件设计中，针对数控雕铣曲面中的尖锐拐角及高曲率导致高速数控加工中的过切、机床异常振动等现象，采用了高速数控雕铣加工的前瞻控制新算法和插补策略，保证了高速加工过程条件下的加工精度和加速度的平稳过渡，减小了机床振动。4. 在工件位置信息自动采集上，通过二维激光扫描传感器，结合原有控制平台和多主轴总成结构，实现了工件轮廓信息或靶标信息的自动提取，实现了数控雕铣加工的无夹具定位自动寻位加工。以上技术优化集成，已制造出具备激光定位功能的数控雕铣中心，并实现产业化生产。产品性能经有关部门测试，设备运行可靠，综合技术指标达到国外知名品牌同类产品，整体技术水平达到国际先进水平。截止2011年底，共销售产品216台套(其中出口172台套)，已取得良好的经济和社会效益。该项目为安徽同兴科技发展有限公司与江南大学共同开发，仅以该公司名义获得(申请)的知识产权成果如下获国家发明专利1项，申请发明专利3项(均进入实质审查阶段)；获得实用新型专利5项；软件著作权3项。