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“高速精密臥式加工中心”是先進(jìn)制造業(yè)的關(guān)鍵裝備，可實(shí)現(xiàn)工件一次裝夾五面加工。工信部“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)——列有“高速、精密臥式加工中心”課題予以重點(diǎn)支持，其精密主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，精密拖動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，整機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是本課題的關(guān)鍵技術(shù)。本項(xiàng)目首臺(tái)樣機(jī)，參展了第 11 屆上海國(guó)際機(jī)床展。項(xiàng)目通過(guò)了上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委主持的專家組驗(yàn)收。一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)“臥式加工中心的靜剛度測(cè)試法”獲國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予的發(fā)明專利。 

團(tuán)隊(duì)利用單點(diǎn)超精密五軸金剛石車床(Nanotech 350FG)開(kāi)展相關(guān)研究，解 決了高精度大尺寸光學(xué)元件的加工問(wèn)題，提出了刀具補(bǔ)償技術(shù)、大口徑鏡片去應(yīng) 力技術(shù)和高精度自由曲面加工技術(shù)。基于這三項(xiàng)技術(shù)，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的自由曲面反射 鏡和魚(yú)眼透鏡，已經(jīng)為深圳與宜興的光學(xué)公司制備短焦投影儀用核心元器件，面 型精度均優(yōu)于 0.5 微米以下，粗糙度優(yōu)于 8 納米。自由曲面反射鏡和魚(yú)眼透鏡的 配合，在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了短焦距和高投射比。團(tuán)隊(duì)研發(fā)的自由曲面 反射鏡，雙自由曲面反射鏡，窄邊平面反射鏡及凸面反射鏡

XK-L650數(shù)控銑床是高精度、高剛度、高可靠性的新一代生產(chǎn)型數(shù)控機(jī)床，由我公司與機(jī)床公司合作生產(chǎn)，主機(jī)結(jié)構(gòu)合理可靠，制作精良。 能自動(dòng)進(jìn)行各種鉆、銑、鏜、鉸、攻絲等工序加工，支持CAD/CAM功能，完成復(fù)雜板類、箱體類零件、特別是模具的加工。

MCV380-5加工中心是高精度、高剛度、高可靠性、高性能價(jià)格比的新一代生產(chǎn)型數(shù)控機(jī)床，由我公司與機(jī)床公司合作生產(chǎn)，主機(jī)結(jié)構(gòu)合理可靠，制作精良。 能自動(dòng)進(jìn)行各種鉆、銑、鏜、鉸、攻絲等工序加工，支持CAD/CAM功能，完成復(fù)雜板類、箱體類零件、特別是模具的加工。

VMC300小型五軸數(shù)控加工中心 顯著特點(diǎn) 1、 使用220伏電壓，占地小，耗電少，采用全封閉安全設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，提高觀摩安全性的同時(shí)又保障機(jī)器的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性美觀； 2、高強(qiáng)度樹(shù)脂砂鑄件，功能加大，5軸聯(lián)動(dòng)，配置YORNEW M5五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，適用國(guó)際通用程序，故障自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警功能、斷電記憶功能； 3、配置精密高速主軸單元100-24000rpm，變頻G指令控制主軸轉(zhuǎn)速，主軸電機(jī)功率1.5Kw； 4、配置10工位斗笠式刀庫(kù)，使用氣壓0.6 Mpa，可極大提高復(fù)雜產(chǎn)品的加工效率及加工精度； 5、采用C3級(jí)精密雙螺母滾珠絲桿,經(jīng)中周波熱處理及精密研磨，各軸施以預(yù)拉減少熱變形，定位及重覆精度高； 6、XYZAC軸采用伺服電機(jī)，最快移動(dòng)速度8000mm/min； 7、機(jī)器采用雷尼紹激光干涉儀精確檢測(cè)，確保各軸精度背隙,保證定位精度； 8、帶工冷冷卻系統(tǒng)，配有5軸電子手脈三檔可調(diào)極大地方便操作和對(duì)刀，機(jī)器配置有自動(dòng)間歇潤(rùn)滑系統(tǒng)； 9、配有移動(dòng)腳輪和水平腳墊，方便設(shè)備的移動(dòng)與定位；   適用行業(yè)：小零件加工、模具廠、印刷機(jī)械廠、機(jī)械配件廠、首飾加工廠、職業(yè)數(shù)控教學(xué)、科研開(kāi)發(fā)等。   技術(shù)參數(shù) 重復(fù)定位精度：0.02mm 系統(tǒng)分辨率：0.001mm 錐孔跳動(dòng)精度：2um 最大鉆孔直徑：13mm 最大銑削直徑：13mm 工作臺(tái)：450×160mm X\Y\Z軸行程：300\175\270mm A軸行程：+30~-120度 C軸行程：360度 刀庫(kù)：斗笠式10工位 軸聯(lián)動(dòng)性：5軸聯(lián)動(dòng) 數(shù)控系統(tǒng)：YORNEW M5五軸數(shù)控系統(tǒng)(可選配華中數(shù)控系統(tǒng)) 最快移動(dòng)速度：8000mm/min 最快切削進(jìn)給：1-4000mm/min 電子手脈：5軸三檔可調(diào) 主軸端部至工作臺(tái)面距離：320mm 工作臺(tái)面距地面高度：780mm 工作臺(tái) T 型槽尺寸 ：12 mm 工作臺(tái) T 型槽個(gè)數(shù)：3 主軸轉(zhuǎn)速：100-24000 轉(zhuǎn)/分鐘 主軸電機(jī)功率：1.5 KW 指令編程格式：全面兼容國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)G代碼和多種CAM軟件（MasterCAM，UG等） 使用氣壓：0.6Mpa 工件冷卻方式：水冷循環(huán) 潤(rùn)滑系統(tǒng)：自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng) 使用電源：AC220V/50Hz 外形尺寸：1360× 990 ×1800 mm 重量：500 kg

由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)葉片型面是空間異型曲面，因而其設(shè)計(jì)、制造及維修都面臨巨大挑戰(zhàn)。為了在設(shè)計(jì)加工層面提高葉片加工質(zhì)量，同時(shí)在修復(fù)層面提高葉片使用壽命，開(kāi)展葉片高效高精測(cè)量研究至關(guān)重要。 本項(xiàng)目面向葉片制造研發(fā)了一套基于四軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與線激光掃描相結(jié)合的葉片型面檢測(cè)裝置，并開(kāi)發(fā)了集運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集與處理、精度評(píng)估等多功能于一體的軟件系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多類型葉片的二維截面高精度測(cè)量與三維型面自動(dòng)化高效重構(gòu),有效克服因葉片復(fù)雜結(jié)構(gòu)特征帶來(lái)的掃描數(shù)據(jù)密度差異性大、重疊區(qū)不足等因素對(duì)重構(gòu)精度的影響。本項(xiàng)目面向葉片3D打印修復(fù)，研發(fā)了一套高效高精度的葉片檢測(cè)方法與集成系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)批量化葉片截面輪廓位姿及其輪廓的自動(dòng)化測(cè)量、數(shù)據(jù)重構(gòu)和葉片配準(zhǔn)，為葉片修復(fù)工藝流程中的3D打印和后續(xù)機(jī)加工等工藝環(huán)節(jié)提供關(guān)鍵的數(shù)字化測(cè)量、加工工藝數(shù)據(jù)，有效提升修復(fù)精度與效率，并降低成本。 本項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)成果可應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等葉片制造、修復(fù)全生命周期的測(cè)評(píng)、重構(gòu)、反求等場(chǎng)景，市場(chǎng)規(guī)模大。 圖 面向葉片3D打印修復(fù)的檢測(cè)方法與集成系統(tǒng)硬件平臺(tái)

杭州冠力智能科技有限公司是建筑增材智能制造全方案提供商和建材智能智慧型試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)的科技型企業(yè)，總部位于杭州，在山西設(shè)有機(jī)加工基地，山東設(shè)有建筑3D打印基地。擁有發(fā)明專利3項(xiàng)、實(shí)用新型專利17項(xiàng)、外觀專利9項(xiàng)、軟著8項(xiàng)，專著3部，主參編行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)31部。   組建了一支由具有多年土工工程行業(yè)背景、全球知名高校碩博畢業(yè)高級(jí)知識(shí)分子構(gòu)成的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，涵蓋建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料、算法開(kāi)發(fā)、軟件開(kāi)發(fā)、機(jī)械設(shè)計(jì)、電控設(shè)計(jì)等多專業(yè)、多學(xué)科融合，主要研發(fā)人員包括清華大學(xué)、浙江大學(xué)、澳大利亞斯威本科技大學(xué)等知名高校的6名博士、6名碩士，其中6人具有高級(jí)職稱，6人具有中國(guó)建筑科學(xué)研究院、中國(guó)建筑技術(shù)中心等國(guó)內(nèi)建筑領(lǐng)域知名央企高管從業(yè)背景。

本成果提出了基于零件批量加工數(shù)據(jù)分析的加工工藝與流程優(yōu)化，主要包括零件加工過(guò)程的工藝數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)算法、基于數(shù)據(jù)和機(jī)理模型相結(jié)合的零件加工精度預(yù)測(cè)、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的零件加工工藝優(yōu)化與決策、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的零件批量加工工藝優(yōu)化方法驗(yàn)證這四方面。以下是各方面具體對(duì)應(yīng)內(nèi)容： 1）零件加工過(guò)程的工藝數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)算法：在數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)算法方面，搭建了軸類零件全流程加工工況數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工力、加工振動(dòng)、主軸電流等工況數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)在線獲取。 2）基于數(shù)據(jù)和機(jī)理模型相結(jié)合的零件加工精度預(yù)測(cè)：在航空薄壁件加工精度預(yù)測(cè)方面，對(duì)復(fù)雜曲面加工過(guò)程混合建模與全流程加工精度預(yù)測(cè)等理論開(kāi)展了深入研究工作；建立了零件單工序/多工序加工精度預(yù)測(cè)混合驅(qū)動(dòng)模型，實(shí)現(xiàn)了加工精度的高效高精預(yù)測(cè)。 3）基于機(jī)器學(xué)習(xí)的零件加工工藝優(yōu)化與決策：在軸類零件全流程加工工藝優(yōu)化與決策方面，圍繞隱馬爾可夫決策過(guò)程、遺傳算法等理論開(kāi)展了理論研究工作，結(jié)合軸類零件加工過(guò)程開(kāi)展了優(yōu)化工作；提出了加工參數(shù)自適應(yīng)調(diào)控聯(lián)合決策方法。 4）基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的零件批量加工工藝優(yōu)化方法驗(yàn)證：構(gòu)建加工數(shù)據(jù)庫(kù)1套，包含機(jī)床設(shè)備、加工刀具、加工參數(shù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)等四種類型數(shù)據(jù)。開(kāi)發(fā)全流程加工智能推理軟件1套（部署于中航發(fā)南方公司柔軸車間），實(shí)現(xiàn)航軸全流程質(zhì)量數(shù)據(jù)感知與工藝優(yōu)化，其中全流程誤差建模與分析模塊實(shí)現(xiàn)了端到端的零件加工質(zhì)量智能推理，可以用于工藝設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)預(yù)先感知，加工過(guò)程工藝數(shù)據(jù)挖掘模塊實(shí)現(xiàn)基于批量數(shù)據(jù)的多工序誤差流分析，實(shí)現(xiàn)后續(xù)工序加工誤差推理，加工過(guò)程工藝優(yōu)化與智能決策模塊實(shí)現(xiàn)了零件多工序加工質(zhì)量數(shù)據(jù)推理與給定期望指標(biāo)下的加工參數(shù)優(yōu)化。 圖1 本成果對(duì)應(yīng)功能結(jié)構(gòu)示意圖 【技術(shù)優(yōu)勢(shì)】 圍繞航空領(lǐng)域制造的加工質(zhì)量問(wèn)題，開(kāi)展基于制造過(guò)程數(shù)據(jù)的工藝全流程智能決策技術(shù)與系統(tǒng)的研發(fā)，初步實(shí)現(xiàn)工藝與制造過(guò)程的智能控制。在數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)算法、航空薄壁件加工精度預(yù)測(cè)、軸類零件全流程加工工藝優(yōu)化與決策、零件全流程加工質(zhì)量智能推理與優(yōu)化、智能加工產(chǎn)線智能決策技術(shù)應(yīng)用與推廣等多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了突破，具有顯著的理論價(jià)值與應(yīng)用價(jià)值。 規(guī)范制定方面，研究了薄壁件加工誤差產(chǎn)生的深層機(jī)理，構(gòu)建了批量零件加工過(guò)程中誤差傳遞的理論模型，探究了機(jī)床、夾具、刀具、加工參數(shù)全方位、多層次的因素對(duì)于零件加工誤差產(chǎn)生的影響規(guī)律，提出了零件加工工藝與流程優(yōu)化策略，形成制定面向航空發(fā)動(dòng)機(jī)大長(zhǎng)徑比軸類零件的決策規(guī)范，規(guī)定軸類零件全流程加工過(guò)程中機(jī)床、刀具、裝夾、加工參數(shù)四個(gè)方面的具體要求。通過(guò)中國(guó)航發(fā)南方工業(yè)有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系管理系統(tǒng)制定、修改、審批，形成《航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸類零件加工工藝優(yōu)化與決策技術(shù)規(guī)范Q/2B 1586—2022》。 軟件開(kāi)發(fā)方面，將上述理論成果進(jìn)行高度集成，開(kāi)發(fā)了零件全流程加工智能推理優(yōu)化軟件（MIO軟件）。軟件集成了四大功能模塊，包括加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)、全流程誤差建模與分析、加工過(guò)程工藝數(shù)據(jù)挖掘、加工工藝優(yōu)化與智能決策。相關(guān)知識(shí)與優(yōu)化規(guī)則形成權(quán)。全流程加工智能推理優(yōu)化軟件以及知識(shí)庫(kù)軟件通過(guò)第三方測(cè)評(píng)，測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)具備MA與CNAS認(rèn)證資質(zhì)，最終形成《零件全流程加工智能推理優(yōu)化軟件第三方測(cè)試報(bào)告》、《智能加工產(chǎn)線工藝全流程智能決策工藝知識(shí)庫(kù)軟件第三方測(cè)試報(bào)告》。 應(yīng)用驗(yàn)證方面，結(jié)合航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造具體需求，將相關(guān)成果應(yīng)用到某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸類零件（動(dòng)力渦輪傳動(dòng)軸）加工生產(chǎn)中。將零件全流程加工智能推理優(yōu)化軟件部署在航軸加工車間，在驗(yàn)證產(chǎn)品的加工設(shè)備上部署了數(shù)據(jù)采集裝置，實(shí)時(shí)采集加工過(guò)程數(shù)據(jù)，集成企業(yè)工藝資源數(shù)據(jù)庫(kù)和產(chǎn)品數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)，獲取機(jī)床、夾具、刀具、產(chǎn)品質(zhì)量等信息，構(gòu)建了加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)展了航軸加工工藝分析、現(xiàn)場(chǎng)加工質(zhì)量預(yù)先感知、加工工藝與流程優(yōu)化、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際加工驗(yàn)證等工作。通過(guò)南方公司現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用驗(yàn)證，零件次品率平均降低54.53%。（2019年至2020年優(yōu)化前，次品率為8.38%；2021年6月至2022年5月優(yōu)化后，次品率為3.81%）。相關(guān)應(yīng)用驗(yàn)證通過(guò)了中國(guó)航發(fā)南方公司的效果認(rèn)定，并形成用戶報(bào)告。 【技術(shù)指標(biāo)】 1）采用機(jī)理模型/有限元仿真技術(shù)獲取切削力/熱/柔度/加工誤差數(shù)據(jù)集，構(gòu)建代理模型實(shí)現(xiàn)了切削過(guò)程的毫秒級(jí)預(yù)測(cè)，切削過(guò)程關(guān)鍵物理量的預(yù)測(cè)時(shí)間優(yōu)于10毫秒。 2）建立了機(jī)理模型與小樣本工況數(shù)據(jù)混合驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)模型不確定分析與量化模型，提出了貝葉斯框架下的不確定校準(zhǔn)方法，實(shí)現(xiàn)了加工誤差快速（毫秒級(jí)）精準(zhǔn)（偏差小于5微米）預(yù)測(cè)。 3）提出了航軸加工質(zhì)量狀態(tài)估計(jì)方法，建立了現(xiàn)場(chǎng)多源數(shù)據(jù)信息串聯(lián)模型，基于隱馬爾科夫的決策模型，實(shí)現(xiàn)工序間感知平均誤差控制在9.21%內(nèi)。 4）建立了加工次品率與加工參數(shù)約束集間雙向映射互通模型，首次提出了基于隱馬爾科夫模型與遺傳算法的聯(lián)合決策方法框架，聯(lián)合決策優(yōu)化框架保證次品率降低優(yōu)于50%。

在工廠中，孔﹑平面及鍵槽加工的對(duì)稱度等位置精度有時(shí)要求很高，往往要在具有高位置精度的機(jī)床如坐標(biāo)鏜床，加工中心及專用機(jī)床上進(jìn)行加工，成本一般較高，若能在現(xiàn)有的加工條件下對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤瑏?lái)達(dá)到以往要靠在具有高位置精度的機(jī)床上才能達(dá)到的精度要求，就會(huì)有可觀的效益。基于等分分度新技術(shù)及特殊的對(duì)稱處理新技術(shù)而發(fā)明的對(duì)稱加工工作臺(tái)恰好可以滿足這種需求。 工作原理：等分分度專利新技術(shù) + 特殊的對(duì)稱處理新技術(shù)。