研發(fā)LVD30倒立式數(shù)控機床

王立華，張清林，袁承家

（1.寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，寧夏銀川 750021；2.寧夏宏源長城機床有限公司，寧夏銀川 750021）

研發(fā)LVD30倒立式數(shù)控機床

王立華1，張清林1，袁承家2

（1.寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，寧夏銀川 750021；2.寧夏宏源長城機床有限公司，寧夏銀川 750021）

寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院與寧夏宏源長城機床有限公司合作研發(fā) LVD30 倒立式數(shù)控機床。自主研制開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的倒立式數(shù)控機床系列產(chǎn)品，并在項目實施過程中開展機床復(fù)合加工、智能控制、多軸聯(lián)動等數(shù)控機床關(guān)鍵共性技術(shù)的研究。本項目產(chǎn)品屬于國家大力支持的機電一體化新技術(shù)產(chǎn)品，是國家振興制造裝備業(yè)的主要設(shè)備，也是國內(nèi)眾多機械零件加工用戶行業(yè)急需的設(shè)備，有強勁的市場需求。

倒立式數(shù)控機床；柔性制造單元；機床總體布局與參數(shù)設(shè)計

1 項目概述

1.1 項目背景

隨著我國機械零件制造的不斷發(fā)展，自動化加工和高效復(fù)合加工越來越受到重視。我國機械制造業(yè)已經(jīng)形成了較大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)群，然而過去傳統(tǒng)的人力生產(chǎn)方式，以及近年來，由于人工成本不斷上漲，加上全球經(jīng)濟不景氣，工廠訂單不穩(wěn)定，眾多企業(yè)又面臨招工難、用工貴的問題。這種狀況如果得不到改善，必將嚴重影響制造企業(yè)的競爭力。為打造具有國際競爭力的制造業(yè)，加快高檔數(shù)控機床的研究制造，滿足國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的需要，2006 年國家發(fā)布《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020 年）》明確規(guī)定的 16 個科技專項中，其中一項就是高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造技術(shù)；2015 年國務(wù)院審議通過的《中國制造 2025》就高檔數(shù)控機床提出：“開發(fā)一批精密、高速、高效、柔性數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備及集成制造系統(tǒng)，加快高檔數(shù)控機床、增材制造等前沿技術(shù)和裝備的研發(fā)”。這些戰(zhàn)略的提出其根本目的在于改變我國制造業(yè)“大而不強”的局面，也為我國數(shù)控機床制造業(yè)提供了很好的發(fā)展機遇。

本項目研制的倒立式數(shù)控機床系列產(chǎn)品，具備自動化功能和高效復(fù)合加工能力，將采用模塊化設(shè)計技術(shù)開展產(chǎn)品設(shè)計。機床集金屬切削+自動上下料+測量技術(shù)為一體，每臺機床都是一個獨立的柔性制造單元；機床的“工件移動+刀具固定”特點改變了傳統(tǒng)的零件加工方式，機床主軸倒置式布局安裝，除完成零件卡持和帶動零件旋轉(zhuǎn)完成零件加工外，還具備自動上下料功能。機床具有上下料和加工行程短、工件更換時間和加工節(jié)拍時間短、落屑理想、占地面積小等特點。機床可根據(jù)零件加工需要選配為集車、鉆、磨、銑、滾齒、珩磨等多種工藝為一機的復(fù)合加工機床，符合國家提出的高檔數(shù)控機床發(fā)展戰(zhàn)略方向。本項目產(chǎn)品的研制成功還將為我國汽車、軍工等行業(yè)提供高檔數(shù)控機床的新機型，為振興我國裝備制造業(yè)做出貢獻。本項目的有效實施將是高效復(fù)合數(shù)控機床研發(fā)的重要突破，不僅可以增加我國高效數(shù)控機床的品種，也提高了高效數(shù)控機床的研發(fā)水平。

1.2 項目目標及內(nèi)容

（1）總體目標。以自主創(chuàng)新為基礎(chǔ)，結(jié)合項目產(chǎn)品自主研制開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的倒立式數(shù)控機床系列產(chǎn)品，并在項目實施過程中開展機床復(fù)合加工、智能控制、多軸聯(lián)動等數(shù)控機床關(guān)鍵共性技術(shù)的研究，在突破項目產(chǎn)品的關(guān)鍵共性技術(shù)，提高項目產(chǎn)品關(guān)鍵零部件的研制水平基礎(chǔ)上，完成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 LVD30 型倒立式數(shù)控機床的設(shè)計制造，并實現(xiàn)該類產(chǎn)品模塊化和系列化以滿足不同用戶的不同加工需求。

（2）技術(shù)創(chuàng)新目標。①完成 LVD30 型倒立式數(shù)控機床主機的研制；②完成本項目產(chǎn)品關(guān)鍵部件高精度電主軸的研制；③完成機床總體布局形式設(shè)計研制，先進合理的機床總體結(jié)構(gòu)布局將是完成本項目產(chǎn)品重要保證；④完成適用于本項目產(chǎn)品的自動上下料裝置的研制。

（3）主要研究內(nèi)容：①機床總體布局與參數(shù)設(shè)計的應(yīng)用研究；②電主軸設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用研究；③模塊化設(shè)計的應(yīng)用研究；④有限元分析及動態(tài)仿真技術(shù)的應(yīng)用研究；⑤用戶典型零件的工藝分析研究；⑥主要部件及整機裝配調(diào)試技術(shù)的研究。

LVD30 型倒立式數(shù)控機床主要特點：①具備自動化功能和高效復(fù)合加工能力；②機床集加工+自動上下料+測量技術(shù)為一體，每臺機床都是一個獨立的柔性制造單元；③機床的“工件移動+刀具固定”特點改變了傳統(tǒng)的零件加工方式；④機床主軸倒置式布局安裝，除完成零件卡持和帶動零件旋轉(zhuǎn)完成零件加工外，還具備自動上下料功能；⑤上下料和加工行程短、工件更換時間和加工節(jié)拍時間短；⑥落屑理想、占地面積小的特點；⑦可根據(jù)零件加工需要選配為集車、鉆、磨、銑、滾齒、珩磨等多種工藝為一機的復(fù)合加工機床；⑧可根據(jù)用戶需求配置 FANAC、SIEMENS 等數(shù)控系統(tǒng)。

2 項目的關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)難點及創(chuàng)新點

（1）關(guān)鍵技術(shù)與技術(shù)難點。①機床總體布局與參數(shù)設(shè)計的應(yīng)用研究；②自動上下料技術(shù)的應(yīng)用研究；③模塊化設(shè)計的應(yīng)用研究；④有限元分析及動態(tài)仿真技術(shù)的應(yīng)用研究。

（2）主要創(chuàng)新點。①機床總體布局與參數(shù)設(shè)計的應(yīng)用研究；②自動上下料技術(shù)的應(yīng)用研究；③模塊化設(shè)計的應(yīng)用研究。

3 項目技術(shù)、經(jīng)濟效益分析

3.1 技術(shù)經(jīng)濟效益分析（含經(jīng)濟效益、社會效益）

（1）技術(shù)分析。倒立式數(shù)控機床的研制主要是通過集成創(chuàng)新進行關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究。所集成的技術(shù)主要來源于數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用、電主軸制造的研究、自動控制技術(shù)及上下料裝置等應(yīng)用技術(shù)研究。

（2）經(jīng)濟效益分析。初步測算本項目產(chǎn)品平均成本 50～60萬元；預(yù)計平均售價 80～90 萬元（國外同類產(chǎn)品平均售價在130～160 萬元）；平均毛利潤可達 30 萬元，如 1 年銷售 20 臺平均毛利潤可達 600 萬元。

（3）社會效益分析。倒立式數(shù)控機床的制造，目前在國外已屬成熟產(chǎn)品，但在國內(nèi)該類機床的生產(chǎn)制造還基本處于空白。倒立車削加工是一種新興的數(shù)控加工，就是一種數(shù)控車床，平常大家常見的都是臥式車床，而這是一款倒立式車床，車床和銑床的區(qū)別在于車床是被加工的工件在運動，而銑床是加工刀具在動。其最大的特點是工件倒置回轉(zhuǎn)，切屑不會損傷已加工表面，排屑方便。此外上下料和夾料也很方便。本實用新型提供的倒立式數(shù)控車床，其優(yōu)點在于：機床主軸單元夾持工件運動既是機床的切削運動，又可以自動上、下料；而且 X、Z 軸運行遠比各類機械手速度高、定位準確；減少了上、下料輔助時間，滿足重切削、高速運行要求；卡盤狀態(tài)檢測裝置經(jīng)濟、可靠。它在我國屬于新產(chǎn)品新技術(shù)項目，具有很好的發(fā)展前途和市場潛力。

3.2 項目實施的風險分析（市場風險、技術(shù)風險等）

（1）市場風險及控制。本項目產(chǎn)品屬于國家大力支持的機電一體化新技術(shù)產(chǎn)品，是國家振興制造裝備業(yè)的主要設(shè)備，也是國內(nèi)眾多機械零件加工用戶行業(yè)急需的設(shè)備，有強勁的市場需求。本項目的市場風險主要來自國外同類產(chǎn)品的非理性價格競爭。為規(guī)避這種風險，在成果轉(zhuǎn)化中應(yīng)從多方面采取措施，嚴格控制產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品的性價比。

（2）技術(shù)風險及控制。本科技項目涉及到多學(xué)科、多門類的多種關(guān)鍵共性技術(shù)，如果某些技術(shù)的研究或應(yīng)用中出現(xiàn)難以預(yù)料的困難和障礙，將可能為本項目帶來一定的技術(shù)風險。為規(guī)避上述技術(shù)風險，要對各項關(guān)鍵共性技術(shù)進行充分的技術(shù)論證，對產(chǎn)品進行嚴格的評審，主要控制措施為：①充分利用三錐 CAD，有限元分析與運動仿真技術(shù)等先進手段，提高產(chǎn)品設(shè)計水平；②加強與我區(qū)機床制造企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作，充分利用其現(xiàn)有機床制造資源，保證產(chǎn)品制造質(zhì)量；③加強技術(shù)評審，及時修改和完善相關(guān)技術(shù)文件；④實施有效激勵機制，充分發(fā)揮攻關(guān)人員的積極性和創(chuàng)造性。

R & D of LVD30 Inverted CNC Machine Tools

WANG Li-hua1，ZHANG Qing-lin1，YUAN Cheng-jia2
（1.Ningxia V ocational Technical College of Industry and Commerce，Y inchuan，Ningxia 750021，China；2.Ningxia H ongyuan Changcheng Machine Co.，L td.，Y inchuan，Ningxia 750021，China）

Ningxia Vocational Technical College of Industry and Commerce cooperates with Ningxia Hongyuan Changcheng Machine Co.，Ltd.to develop LVD30 inverted CNC machine tool.They independently research and develop the inverted type CNC machine tool products with independent intellectual property rights，and carry out key common technologies in the process of project implementation,such as CNC machine tools complex processing，intelligent control，multi axis linkage etc.This project belongs to the new technology of mechatronics product support of the state，is the main equipment of revitalizing the equipment manufacturing industry，and mechanical parts are needed by processing industry in our county，with a great market demand.

inverted CNC machine tool；flexible manufacturing unit；overall layout and parameter design of machine tool

TG519.1

A

2095-980X（2016）12-0046-02

2016- 11-14

王立華（1974-），山東萊陽人，碩士研究生，講師。