華中科大數(shù)控機床解密：打破西方封鎖，精度達(dá)頭發(fā)萬分之一
2018-3-19 來源： 轉(zhuǎn)載 作者： -
近日，備受關(guān)注的央視八集大型紀(jì)錄片《大國重器》（第二季）開播。
節(jié)目對中國工業(yè)發(fā)展進行了一次大巡禮倡導(dǎo)并指明了“中國制造”和中國實體經(jīng)濟發(fā)展的方向，片中各種激動人心的強國利器。
3月4日晚，大國重器（第二季）第七集《智造先鋒》在CCTV-2財經(jīng)頻道首播，華中科技大學(xué)旗下華中數(shù)控股份有限公司代表機床行業(yè)在節(jié)目中亮相。
高速度、高精度、智能化，已經(jīng)成為全球裝備制造業(yè)競爭的焦點，對超精密加工控制系統(tǒng)的需求正快速上升。然而，中國高端數(shù)控裝備超過80%還依賴進口，每年要進口的高端數(shù)控設(shè)備價值高達(dá)30億元。
中國中部有新興的智能控制產(chǎn)業(yè)集群，也是中國數(shù)控系統(tǒng)最重要的研發(fā)基地之一。在這里，華中數(shù)控正在研制中國第一臺具有超精密加工控制能力的數(shù)控系統(tǒng)。華中科技大學(xué)機械學(xué)院教授、華中數(shù)控董事長陳吉紅說：“我們的目標(biāo)就是要打破中國在這個領(lǐng)域的被動局面。”
“國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了艱難的發(fā)展階段，屢戰(zhàn)屢敗，屢敗屢戰(zhàn)。國外對中國這種封鎖限制，我們就不服這口氣。”
超精密鏡面加工是金屬切削加工的最高境界，刀具接觸接觸表面造成的劃痕，叫做粗糙度。在機床主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘24000轉(zhuǎn)的超高速度下，把零件的粗糙度控制在0．02微米以下，這是頭發(fā)絲直徑的萬分之一，也是超精密加工系統(tǒng)必須達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)之一。
刀具運行速度從0迅速上升到每秒100米，刀具在切入的剎那，運行加速度達(dá)到了重力加速度。這相當(dāng)于5.6秒內(nèi)，將汽車從零提速到200公里。
將金屬工件表面加工成鏡面，只有超精密數(shù)控系統(tǒng)能做到。如何在加工過程中，實時監(jiān)控并調(diào)整微米級的加工精度，這是西方數(shù)控制造巨頭的核心技術(shù)機密。華中數(shù)控的工程師們創(chuàng)造了一種獨特的方法，用色譜圖來觀測，利用傳感器采集刀頭數(shù)據(jù)并傳送到電腦，刀頭的每一個細(xì)小波動，都用不同顏色來標(biāo)記，就可以捕捉到肉眼難以捕捉到的誤差。利用數(shù)據(jù)尋找加工誤差并進行優(yōu)化，這實際上是一套智能數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。
在色譜圖的幫助下，零件表面加工精度達(dá)到了0.01微米。這相當(dāng)于汽車在100公里的時速下，輪胎運行偏差只有3根頭發(fā)絲，而輪胎的抖動誤差不到頭發(fā)絲的萬分之一。
“這個長寬只有5厘米的鏡面，看似非常小，為此我們研發(fā)積累了整整七年。它的成功，也意味著我們在超精密加工控制系統(tǒng)的研發(fā)上，取得了重大突破，完成了對世界一流的追趕。再經(jīng)過三到五年的努力，我們的控制精度，必將達(dá)到世界領(lǐng)先水平。”
華中數(shù)控研發(fā)的HNC-8高性能數(shù)控系統(tǒng)，分辨率達(dá)到1納米，擁有最大通道數(shù)10個，最大軸數(shù)127個。指標(biāo)全面達(dá)到國際先進水平，利用獨創(chuàng)的“色譜圖”提高加工精度，利用機床內(nèi)部電控大數(shù)據(jù)構(gòu)成的機床“心電圖”，實現(xiàn)機床智能化功能。加工效率高出國外系統(tǒng)20%。采用國產(chǎn)裝備、國產(chǎn)系統(tǒng)、國產(chǎn)工業(yè)軟件建成智能制造示范工廠，成為自主創(chuàng)新的典范。
高性能數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床“最強大腦”，5軸聯(lián)動等核心功能更是買不到的戰(zhàn)略核心技術(shù)，突破了西方在技術(shù)和市場上的雙重壟斷，助力中國制造2025，用中國智腦，裝備中國智造。
在本集中，還介紹了在華中數(shù)控與相關(guān)企業(yè)合作研制的世界第一款智能數(shù)據(jù)采集器。智能數(shù)據(jù)采集器已經(jīng)應(yīng)用于勁勝公司3C智能工廠，這是世界上數(shù)據(jù)采集覆蓋率最廣泛的采集器，能夠?qū)σ话俣喾N不同品牌的數(shù)控機床、機器人等機器設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集，第一次從根本上解決了智能工廠改造過程中數(shù)據(jù)采集的難題。這是全球第一次實現(xiàn)跨越國界、跨越品牌的數(shù)控機床、機器人等機器設(shè)備之間的數(shù)據(jù)采集的互聯(lián)互通。華中數(shù)控參與了該智能工廠的規(guī)劃和實施，主要負(fù)責(zé)提供機床數(shù)控系統(tǒng)、機器人、產(chǎn)線總控系統(tǒng)和智能工廠大數(shù)據(jù)，打通了最底端的設(shè)備層到最高的決策層，實現(xiàn)了真正意義上的智能化生產(chǎn)。
精益求精，追求卓越，在踐行工匠精神的路上華中大人一直走在前列！
（原題是《振奮！華中大超精密加工數(shù)控系統(tǒng)震撼亮相<大國重器> 》）
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