#泵#我國數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展與展望會是怎么樣的發(fā)展呢？

【專家解說】：“十五”期間，通過國家相關(guān)計劃的支持，我國在中高檔數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)研究方面有了較大突破，創(chuàng)造了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果和核心技術(shù)，打破國外的技術(shù)封鎖，在五軸聯(lián)動加工機(jī)床、車銑復(fù)合加工機(jī)床、高速加工機(jī)床、納米級分辨率數(shù)控車床等重大數(shù)控裝備上均有突破。開發(fā)出多種中檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品，多軸控制的開放式數(shù)控系統(tǒng)等實現(xiàn)了商品化。各類功能部件，如轉(zhuǎn)塔刀架、電主軸、刀庫、滾珠絲杠等發(fā)展迅速，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平、質(zhì)量水平、可靠性、外觀及工藝水平等取得了長足進(jìn)步，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)升級和產(chǎn)業(yè)化。 1 科技創(chuàng)新取得了一批原創(chuàng)性技術(shù)成果 “ 十五” 期間， 通過科技創(chuàng)新，在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域取得了一批原創(chuàng)性科技成果，其中具有代表性的產(chǎn)品有： 1.1 超精密球面加工機(jī)床 北京機(jī)床所自主研制的超精密球面加工設(shè)備， 采用整體減震結(jié)構(gòu)、超精密氣浮主軸和回轉(zhuǎn)工作臺、精密的兩軸氣浮導(dǎo)軌，可滿足薄壁易變形、表面粗糙度要求高的球面和整球零件的超精密加工，加工超精密半球時，表面粗糙度Ra0.025μm。同時，通過大量有針對性的工藝試驗，摸索出了較完整的球體超精密加工的工藝技術(shù)，為批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。該類設(shè)備也可服務(wù)于如透鏡模具、照相機(jī)塑料鏡片、條形碼閱讀設(shè)備、激光加工機(jī)光路系統(tǒng)用聚焦反射鏡等高技術(shù)產(chǎn)品。 1.2 數(shù)控砂帶凸輪軸磨床 上海機(jī)床廠有限公司在周勤之院士的帶領(lǐng)下，研制的采用共扼原理的數(shù)控砂帶凸輪軸成形磨床，可同時加工所有的凸輪型面。 1.3 金屬板料無模成型制造系統(tǒng) 由吉林工業(yè)大學(xué)研制成功的金屬板料無模成型制造系統(tǒng)，以多點成形技術(shù)為核心，利用計算機(jī)控制一系列規(guī)則排列的沖頭點陣，通過調(diào)整沖頭高度形成所需的成形曲面，代替模具實現(xiàn)金屬板殼類件的無模、快速、數(shù)字化成形。通過攻克快速調(diào)形機(jī)構(gòu)及其控制系統(tǒng)、柔性壓邊、起皺與壓痕控制及回彈補(bǔ)償?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出分段成形、反復(fù)成形、多道成形、閉環(huán)成形以及薄板多點成形等新工藝，研制出3150kN、2000kN、630kN和200kN四種規(guī)格的無模多點成形集成系統(tǒng)及配套的CAD/CAM專用軟件，并在長春軌道客車股份有限公司使用多點成形系統(tǒng)首次實現(xiàn)了流線形火車頭覆蓋件的無模多點成形。 1.4 大型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機(jī)床 由齊齊哈爾二機(jī)床集團(tuán)、清華大學(xué)和哈爾濱電機(jī)廠有限公司“產(chǎn)學(xué)研用” 密切合作開發(fā)的XNZD2415大型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機(jī)床，是我國在并聯(lián)機(jī)床研究方面的一個突破。該機(jī)床取得了/項國家發(fā)明專利，結(jié)合串聯(lián)結(jié)構(gòu)與并聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，采用雙柱龍門工作臺移動式，用直線驅(qū)動實現(xiàn)虛擬空間坐標(biāo)位置變換，結(jié)構(gòu)簡單，多自由度運(yùn)動能力強(qiáng)，具有較高的柔性和工藝集成度。并聯(lián)運(yùn)動采用兩組平行四邊形機(jī)構(gòu)，A/C擺角銑頭采用雙蝸桿消隙機(jī)構(gòu)驅(qū)動，交叉滾柱軸承支撐，剛度高，保證了主軸進(jìn)給剛度及精度，實現(xiàn)A軸轉(zhuǎn)角±105°，C軸連續(xù)轉(zhuǎn)角0~400°，可實現(xiàn)葉片、導(dǎo)葉等復(fù)雜空間曲面的加工。由清華大學(xué)開發(fā)的基于RT-Linux的數(shù)控系統(tǒng)采用高精度控制算法，應(yīng)用數(shù)控后置處理系統(tǒng)將標(biāo)準(zhǔn)刀位文件轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)加工代碼。 由于混聯(lián)機(jī)床的主運(yùn)動集中在并聯(lián)構(gòu)件上，運(yùn)動部件質(zhì)量輕，運(yùn)動速度快， 可以完成高速切削加工。相比之下，機(jī)床重量可降低四分之一，制造周期可以縮短40%。XNZD2415型數(shù)控龍門混聯(lián)機(jī)床通過在哈爾濱電機(jī)廠水電分廠近兩年時間的生產(chǎn)應(yīng)用，在加工水輪機(jī)葉片和導(dǎo)葉曲面中，表明該機(jī)床性能可以滿足加工要求。 由哈爾濱量具刃具集團(tuán)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的并聯(lián)機(jī)床采用典型的并聯(lián)機(jī)構(gòu)加一臥置（或立置）數(shù)控轉(zhuǎn)臺，形成并、串聯(lián)的七軸聯(lián)動機(jī)床，能實現(xiàn)五坐標(biāo)聯(lián)動。在并聯(lián)機(jī)床裝自動刀庫，在機(jī)床上可自動標(biāo)定及在線檢測。目前已有4臺用于哈爾濱汽輪機(jī)廠的葉片加工。 上述新型結(jié)構(gòu)機(jī)床在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用，標(biāo)志著我國自主開發(fā)的混并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床開始步入實用階段。 1.5 納米精度微型數(shù)控磨床 納米精度微型數(shù)控磨床是上海機(jī)床廠有限公司與國外合作開發(fā)的具有國際水平的外圓磨床。該機(jī)床的床身采用整體式大理石結(jié)構(gòu)，具有精度高、抗震性好的特點。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到60000r/min，砂輪架軸采用空氣密封冷卻系統(tǒng)，機(jī)床長度150mm， 砂輪架進(jìn)給50mm， 采用最小直徑可達(dá)0.2mm的金剛石砂輪，可滿足高精度小孔、槽、臺階面的加工，尤其適合小型液壓閥芯的超精密磨削，是目前國內(nèi)生產(chǎn)的精度最高、規(guī)格最小的磨床。 1.6 磁懸浮軸承高速主軸單元 山東大學(xué)研制了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的內(nèi)裝式電機(jī)驅(qū)動磁懸浮軸承高速主軸單元樣機(jī)。山東大學(xué)通過采用遺傳算法對電磁軸承進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計，開展了磁懸浮軸承的仿真研究、磁懸浮軸承起浮試驗、轉(zhuǎn)速試驗、軸承剛度測試以及工業(yè)磨削試驗，該主軸單元樣機(jī)的最高轉(zhuǎn)速達(dá)到34,000/min，剛度達(dá)到645.9N/μm， 回轉(zhuǎn)精度達(dá)到0.0015mm。數(shù)字控制器采用DSPTMS320系列負(fù)責(zé)控制算法，采用TMS320VC33為系統(tǒng)硬件平臺，基于G(HI的功率放大器設(shè)計，PC機(jī)監(jiān)視狀態(tài)實時顯示。通過在濟(jì)南四機(jī)數(shù)控機(jī)床有限公司研制的J4K-095數(shù)控內(nèi)外圓復(fù)合磨床上進(jìn)行磨削實驗，目前磨出的鋼試件內(nèi)孔表面粗糙度為Ra0.89μm（見圖4）。雖然距工業(yè)應(yīng)用還有一段距離，但為我國跟蹤國際先進(jìn)技術(shù)發(fā)展打下了初步基礎(chǔ)。磁懸浮軸承如應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電機(jī)、腐蝕液體電鍍系統(tǒng)及其他高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和潔凈環(huán)境等領(lǐng)域，可發(fā)揮磁軸承高轉(zhuǎn)速、無摩擦、長壽命、不用潤滑、無污染、低功耗等優(yōu)點。 2 高性能數(shù)控機(jī)床的技術(shù)創(chuàng)新取得突破 2.1 直線電機(jī)驅(qū)動高速立式加工中心 北京機(jī)電院高技術(shù)股份有限公司研究開發(fā)的直線電機(jī)驅(qū)動高速立式加工中心，通過對具有高加速度和高速度性能的直線電機(jī)驅(qū)動的進(jìn)給部件及其防護(hù)裝置的合理設(shè)計，攻克了相關(guān)控制系統(tǒng)和軟件的匹配及調(diào)試、關(guān)鍵零部件的加工工藝及直線電機(jī)部件的裝配調(diào)試等關(guān)鍵技術(shù)，解決了在高加速及高速運(yùn)動條件下保證機(jī)床剛性和精度的機(jī)床結(jié)構(gòu)布局問題，研制出了我國第一臺直線電機(jī)驅(qū)動的高速加工中心。主要參數(shù)：工作臺尺寸1400mm×630mm， 主軸轉(zhuǎn)速10~15000r/min；直線電機(jī)驅(qū)動軸X、Y軸，最大快移速度分別為100m/min和120m/min，最大加速度分別為0.8g和1.5g；Y、Z軸重復(fù)定位精度分別為0.0056、0.0030 和0.0021， 主軸軸端徑向跳動≤0.0008mm。 2.2 高速五軸數(shù)控龍門銑床 濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司通過引進(jìn)技術(shù)的消化吸收，掌握了銑頭內(nèi)油霧潤滑冷卻、橫梁預(yù)應(yīng)力反變形控制等關(guān)鍵技術(shù)，并利用諧波傳動原理，開發(fā)了A/C擺角銑頭，自行研制出高速五軸數(shù)控龍門銑床，主要滿足大型水泵葉片曲面加工精度的需要，提高了生產(chǎn)效率，也可用于大型模具加工。桂林機(jī)床股份有限公司通過與大專院校合作，自主開發(fā)了五軸聯(lián)動數(shù)控龍門銑床，已實現(xiàn)銷售十余臺。 此外，濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)公司、江蘇多棱數(shù)控機(jī)床公司、中捷機(jī)床有限公司、北京航空制造工程研究所等單位還研制開發(fā)了橫梁移動式高速五軸數(shù)控龍門銑床，特別適合航空大型板類結(jié)構(gòu)件及大型模具的高速加工。 2.3五軸車銑復(fù)合加工中心 沈陽機(jī)床集團(tuán)通過與國外聯(lián)合設(shè)計，攻克了動力驅(qū)動單元、大直徑大通孔的高速強(qiáng)力主軸、刀架、機(jī)床熱平衡、精度補(bǔ)償?shù)榷囗楆P(guān)鍵技術(shù)，主傳動兼顧了大扭矩輸出和高速輸出，動力刀具主軸的設(shè)計也實現(xiàn)了高轉(zhuǎn)速與大扭矩的兼顧，Y/B軸部分的設(shè)計功能更完善，剛性更高，尾臺的設(shè)計充分考慮剛性及高的自動化和安全性，高性能車銑復(fù)合機(jī)床的刀庫及機(jī)械手換刀裝置為完全自主知識產(chǎn)權(quán)。開發(fā)出五軸車銑復(fù)合加工中心并完成了系列化、規(guī)格化產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)。主軸最高轉(zhuǎn)速700r/min，可滿足形狀復(fù)雜的大型回轉(zhuǎn)體零件加工要求，如飛機(jī)發(fā)動機(jī)主軸、起落架、船用發(fā)動機(jī)活塞、增壓器蝸桿差速換向器、螺旋葉片合裝的高速高效加工等。 大連機(jī)床集團(tuán)公司、北京北一數(shù)控有限公司等通過與國外技術(shù)合作，也研制成功了五軸車銑復(fù)合加工中心并投入使用。 2.4 雙刀架多主軸數(shù)控車床 濟(jì)南一機(jī)床集團(tuán)公司研發(fā)的MJ-860DT型雙刀架、四軸對置式數(shù)控車床具有規(guī)格大、剛性高、主軸低速時有重切削能力等特點。由于采用了雙刀架和四軸對置的形式，同時可加工兩個零件，使加工效率大幅提高，消除切削振紋及提高刀具使用壽命，特別適宜中低轉(zhuǎn)速下筒類零件、高強(qiáng)度耐熱鈦鎳合金鋼類零件的強(qiáng)力切削。 沈陽機(jī)床股份公司沈陽第一機(jī)床廠開發(fā)的對置式雙主軸高速車削中心， 快速移動速度≥30m/min，最大移動加速度達(dá)到1g；主軸最高轉(zhuǎn)速≥7000r/min。重點組織了對高速機(jī)床的熱平衡及可靠性技術(shù)、高速液壓卡盤與配油選擇及裝配調(diào)整技術(shù)、高運(yùn)動精度導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)、對置式雙主軸同步技術(shù)的攻關(guān)，掌握了高轉(zhuǎn)速、高加速度機(jī)床的設(shè)計與裝配技術(shù)。研制出CHH6125樣機(jī)，達(dá)到專題規(guī)定的各項指標(biāo)。 南京數(shù)控機(jī)床公司開發(fā)的高效、大型車削單元是國內(nèi)重機(jī)和軍工、航天等行業(yè)急需的設(shè)備。通過大型車削加工單元的研制，主軸最大輸出扭矩達(dá)2500Nm，主軸最高轉(zhuǎn)速2500r/min， 可適合大扭矩切削，提高加工效率，同時對主軸的加工工藝、主軸單元的動平衡、主軸箱體孔的研磨工藝、軸承與主軸和箱體孔的配合、主軸軸承的預(yù)加負(fù)荷及溫升控制進(jìn)行了大量的試驗，保證主軸單元達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。采用模塊化設(shè)計，針對加工不同零件實現(xiàn)不同的模塊組合，使機(jī)床具有較寬的適用范圍。此外還針對兵器和航天行業(yè)典型的彈體類零件的特點和要求設(shè)計了龍門式上下料機(jī)械手。 2.5 五軸葉片加工中心 北京機(jī)電院高技術(shù)股份有限公司和東方汽輪機(jī)廠緊密結(jié)合，為東方汽輪機(jī)廠加工大型汽輪機(jī)葉片研制出五軸葉片加工中心系列產(chǎn)品。 通過對大型葉片加工的工藝特點研究，根據(jù)機(jī)床各運(yùn)動部件的實際情況求出最佳“ 刀心距”， 給出了“最佳刀心距”的求解方法，并把它作為一個重要的設(shè)計參數(shù)應(yīng)用于機(jī)床設(shè)計中。設(shè)計了回轉(zhuǎn)軸的新型消除間隙機(jī)構(gòu)，確保穩(wěn)定控制回轉(zhuǎn)傳動的間隙值，提高了機(jī)床的抗振性。設(shè)計出“機(jī)構(gòu)平衡”系統(tǒng)，推導(dǎo)出“機(jī)構(gòu)平衡”原理，首創(chuàng)提出“ 自位組合彈簧”， 平衡效果達(dá)到80%。自行開發(fā)基于Windows平臺的加工后置處理軟件，可在用戶現(xiàn)有加工軟件基礎(chǔ)上根據(jù)自己的工藝調(diào)整參數(shù)，以提高加工質(zhì)量和加工效率，適合于多種數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)用戶兩年的使用，國產(chǎn)五軸聯(lián)動加工中心的主要技術(shù)指標(biāo)完全能滿足當(dāng)前大型葉片加工的需要。 2.6數(shù)控成形磨床 由杭州機(jī)床集團(tuán)公司自主研發(fā)的七軸五聯(lián)動數(shù)控成形磨床，采用緩進(jìn)給深切強(qiáng)力成形磨削技術(shù)，可將毛坯直接磨削成形為零件，不僅成形精度好，而且減少了許多加工工序，使生產(chǎn)效率有很大提高。主要用來磨削重型燃?xì)廨啓C(jī)葉片圓弧葉冠等復(fù)雜形狀零件的形面加工，特別適用于難加工材料零件多方向、凸凹面、圓弧面的精密加工。 2.7 數(shù)控重型機(jī)床 北京北一數(shù)控機(jī)床有限責(zé)任公司通過開展龍門產(chǎn)品的系列化、模塊化設(shè)計研究，增加了系列機(jī)床變型產(chǎn)品的種類；通過對機(jī)床結(jié)構(gòu)件、進(jìn)給模塊和主傳動模塊的優(yōu)化簡化，增加模塊、功能組件及零件的通用性；完成了系列產(chǎn)品高速主傳動的研究開發(fā)、弧面凸輪的設(shè)計及加工制造、高速進(jìn)給技術(shù)的研究開發(fā)、立臥轉(zhuǎn)換頭結(jié)構(gòu)及立臥頭自動轉(zhuǎn)換、五面加工的編程等多項關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)。為兵器工業(yè)提供了一批重型加工設(shè)備；同時在軍工用戶需求的基礎(chǔ)上，開發(fā)了XHA2140×120,動梁龍門加工中心和XKA2140×80,數(shù)控動梁龍門鏜銑床，采用模塊化設(shè)計，拓展了XHA21系列龍門加工中心和XKA21系列龍門鏜銑床的規(guī)格與功能范圍，形成了XKA21系列龍門加工中心和XKA21系列龍門鏜銑床產(chǎn)品，其中XHA2140×120,動梁龍門加工中心是目前國內(nèi)自行開發(fā)制造的規(guī)格最大的動梁龍門加工中心。 武漢重型機(jī)床廠研制的CKX53160,型數(shù)控單柱移動立式銑車床， 加工直徑16m.， 加工高度6.3m，工作臺承重550t并可精確分度， 要求工件一次裝卡完成車、銑、鏜、鉆、攻絲、磨削全部加工工序，制造難度大。該機(jī)床的試制成功，保證了三峽電站550t巨型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的加工。武漢重型機(jī)床廠研制開發(fā)的重型七軸五聯(lián)動車銑復(fù)合加工機(jī)床，最大加工直徑8000mm， 最大加工高度2000mm，承重100t，具有五軸聯(lián)動車、銑復(fù)合加工、在線測量等功能，可實現(xiàn)工作臺自動精確分度，能一次裝卡完成螺旋槳的全部工序的加工，是我國首臺自行研制的大型螺旋槳數(shù)控五軸聯(lián)動加工機(jī)床，并達(dá)到當(dāng)代國際先進(jìn)水平。 此外，國內(nèi)部分機(jī)床企業(yè)還先后為國家重點建設(shè)工程和裝備制造業(yè)提供了一大批各類數(shù)控機(jī)床，包括用于鐵路提速機(jī)車車軸及零部件、磁懸浮列車軌道梁、高速電力機(jī)車及零部件；大型發(fā)電機(jī)組和輸變電設(shè)備；萬噸級輪船尾軸、大型船用柴油機(jī)及零部件；壓力機(jī)部件；大型鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，大型閥門和大型水泵；連鑄連軋設(shè)備及零部件等的制造。為國防工業(yè)建設(shè)提供各類大型、精密數(shù)控機(jī)床，用戶涉及航空、航天、船舶、兵器、核工業(yè)、電子等行業(yè)。 3 功能部件研究開發(fā)步伐加快 3.1 高速主軸單元技術(shù)日臻成熟 北京機(jī)床研究所通過對分離式高速主軸單元和內(nèi)裝式高速主軸（ 電主軸） 單元關(guān)鍵技術(shù)的研究，掌握了結(jié)構(gòu)設(shè)計、分析、精密加工工藝、動平衡、裝配調(diào)試、試驗等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)了電主軸和分離傳動式高速主軸單元，建立了高速主軸單元試驗臺，完成了測試實驗，實現(xiàn)了為其生產(chǎn)的立式和臥式加工中心配套。 由洛陽軸承研究所軸研科技股份公司研究開發(fā)出*+余種型號的內(nèi)裝式高速電主軸單元，形成了系列產(chǎn)品，分離式主軸單元有適合BT40、BT50刀柄， 轉(zhuǎn)速6000、8000、10000r/min等多種規(guī)格， 電主軸單元有適合,BT40、ESA63V刀柄、轉(zhuǎn)速10000、15000、20000、24000r/min等。主要為加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨等配套。 此外，也有部分主機(jī)廠通過外購電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子等，也開發(fā)制造了電主軸單元，并為自己的產(chǎn)品配套。 3.2 直線伺服電動機(jī)研究開發(fā)不斷深入 由清華大學(xué)研究開發(fā)的高響應(yīng)直線電機(jī)和高推力直線電機(jī)伺服系統(tǒng)，所用專用電源穩(wěn)定可靠；在控制系統(tǒng)方面，采用工控機(jī)和高速處理器（DSP）上下位多處理器控制，具有通用和專用（車削中凸變橢圓活塞）相結(jié)合的特點；構(gòu)建了專用高推力永磁交流直線電機(jī)全數(shù)字伺服驅(qū)動控制的軟硬件平臺，實現(xiàn)包括位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)在內(nèi)的閉環(huán)控制，實踐推力波動及伺服控制系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的辨識算法，探索克服高推力永磁交流直線電機(jī)固有的端部效應(yīng)和齒槽力的補(bǔ)償控制算法，完成高推力永磁交流直線電機(jī)的高精度全數(shù)字伺服驅(qū)動控制器的實驗平臺和原型樣機(jī)。在伺服控制方面，實現(xiàn)了電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)算法融合。 3.3 A/C軸復(fù)合擺角銑頭 通過自主創(chuàng)新以及與國內(nèi)外的技術(shù)合作，目前國內(nèi)已有多家機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)（如江蘇多棱數(shù)控機(jī)床有限公司、桂林機(jī)床股份有限公司、濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司、北京北一數(shù)控機(jī)床有限責(zé)任公司、武漢重型機(jī)床公司、中捷機(jī)床有限公司等）掌握了A/C軸復(fù)合擺角銑頭的設(shè)計制造技術(shù)，開發(fā)出不同結(jié)構(gòu)形式的五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床。北京機(jī)電院高技術(shù)股份有限公司還開發(fā)了力矩電機(jī)直接驅(qū)動的A/C軸復(fù)合擺角銑頭。 3.4 高速轉(zhuǎn)臺與刀庫 漢川機(jī)床有限公司自主開發(fā)了由力矩電機(jī)直接驅(qū)動的數(shù)控轉(zhuǎn)臺和回轉(zhuǎn)刀庫。 3.5 高速工具系統(tǒng)研究 “十五”期間，成都工具研究所與江蘇大學(xué)等單位合作，對HSK工具系統(tǒng)高速回轉(zhuǎn)狀態(tài)下的共性基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析。通過對HSK工具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性的有限元分析和數(shù)值模擬、仿真計算，系統(tǒng)地研究了HSK工具系統(tǒng)的工作機(jī)理、建立了力學(xué)模型、動平衡數(shù)學(xué)模型和動平衡失穩(wěn)性的數(shù)學(xué)模型；通過HSK工具系統(tǒng)的高速切削實驗研究，初步提出了高速加工中切削能與加工質(zhì)量的關(guān)系、動平衡精度的實際意義與原則；開發(fā)出UJS-HSK工具系統(tǒng)的專家知識系統(tǒng)及專用軟件，建立了HSK工具系統(tǒng)綜合性能試驗數(shù)據(jù)庫。研究開發(fā)了HSK刀柄技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品，系統(tǒng)地設(shè)計了HSK32、40、50、63、80、100等六個規(guī)格的HSK中空短錐柄的部分產(chǎn)品圖紙，建立了HSK工具系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)圖庫及其產(chǎn)品圖庫。 通過對HSK工具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性及工藝分析，制定了HSK工具系統(tǒng)的機(jī)械加工工藝路線和流程；篩選了產(chǎn)品的材料，制定了熱處理工藝技術(shù)要求；開發(fā)了HSK熱裝刀柄裝卸用的高頻電磁加熱裝置與技術(shù)；開發(fā)了HSK工具系統(tǒng)夾持扭矩測試裝置技術(shù)；完成了HSK工具系統(tǒng)部分產(chǎn)品的研制與生產(chǎn)工作；進(jìn)行了HSK工具系統(tǒng)部分產(chǎn)品高速切削試驗。試驗表明，國產(chǎn)HSK工具系統(tǒng)的技術(shù)和質(zhì)量已達(dá)到同類進(jìn)口產(chǎn)品技術(shù)水平，可以替換同類進(jìn)口產(chǎn)品。 4 中高檔數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)研究與應(yīng)用取得一定成果 “十五”期間，國內(nèi)企業(yè)通過自主研發(fā)或與國外開展技術(shù)合作，在中檔數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)上取得明顯進(jìn)展。如武漢華中數(shù)控公司、北京航天數(shù)控公司、西南自動化所等單位先后開展了開放式數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和軟硬件平臺的研究，開發(fā)了數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動控制、可編程控制器和人機(jī)界面的二次開發(fā)軟件包以及適合不同加工工藝要求的功能組件，并基于這些功能組件建立了滿足三類操作系統(tǒng)（LIN-UX、DOS、WINDOWS）開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺。系統(tǒng)具有直線、圓弧、螺旋線插補(bǔ)功能，空間任意曲面插補(bǔ)和A、B、C軸線性插補(bǔ)功能；反向間隙、單向和雙向螺距誤差補(bǔ)償功能；支持跨平臺數(shù)控軟件開發(fā)工具及標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)外設(shè)，并在研制的開放式平臺上派生了多種特殊數(shù)控系統(tǒng)。實現(xiàn)了絲杠螺距為10mm、分辨率為1μm的參數(shù)設(shè)置條件下， 快速移動速度大于100m/min；分辨率為0.1μm時，快速移動速度大于20m/min；控制軸數(shù)6軸、可同時控制5軸，滿足了用戶的需求?，F(xiàn)已有十幾套五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用于桂林機(jī)床股份有限公司生產(chǎn)的大型龍門加工機(jī)床。同時在此基礎(chǔ)上進(jìn)行功能裁減，開發(fā)了滿足普及型中檔數(shù)控機(jī)床配套的車床控制系統(tǒng)和銑床控制系統(tǒng)。 為適應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的配套要求，武漢華中數(shù)控公司、北京航天數(shù)控公司、廣州數(shù)控設(shè)備廠、北京凱奇數(shù)控公司等一批企業(yè)相繼開發(fā)出交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)和主軸交流伺服控制系統(tǒng)，完成了20~200A交流伺服系統(tǒng)系列型譜的開發(fā)，并形成了系列化產(chǎn)品。同時，還開發(fā)了與之相配套的交流伺服電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速范圍200~3000r/min； 完成了1.5~22kW交流主軸伺服控制系統(tǒng)及相應(yīng)主軸電機(jī)系列型譜開發(fā)和樣機(jī)制造，并實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的成套應(yīng)用。 目前，武漢華中數(shù)控公司和廣州數(shù)控設(shè)備廠已形成批量生產(chǎn)交流伺服系統(tǒng)的能力， 華中科技大學(xué)電機(jī)廠、武漢登奇電機(jī)廠等形成了交流伺服電機(jī)的批量生產(chǎn)能力。通過科技攻關(guān)與技術(shù)創(chuàng)新，部分國產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)了軟硬件與標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)高度兼容，可隨時吸納或采用計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的新成果，并開發(fā)出可與多種伺服驅(qū)動系統(tǒng)接口的能力，不僅具有數(shù)控現(xiàn)場總線接口（如SERCOS總線），也可支持低價位數(shù)控系統(tǒng)。 此外，北京機(jī)床研究所針對多種零件的混流生產(chǎn)，通過對生產(chǎn)項目規(guī)劃、管理系統(tǒng)及加工質(zhì)量控制和管理系統(tǒng)的研究，開展了上述生產(chǎn)環(huán)境下的工夾具和刀具管理系統(tǒng)、多種控制系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床集群制造車間分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及異地遠(yuǎn)程制造信息集成技術(shù)的研究，開發(fā)了針對使用多種控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床集群控制系統(tǒng)（包括數(shù)據(jù)管理、庫存管理、主生產(chǎn)計劃、物料需求計劃、能力需求計劃、車間任務(wù)管理、車間作業(yè)管理、質(zhì)量控制和管理、設(shè)備管理、人力資源管理等子系統(tǒng)），并在車間級數(shù)控機(jī)床集群控制項目中進(jìn)行了示范應(yīng)用。 5 “十一五”展望 “十五”期間，我國機(jī)床制造業(yè)存在的主要矛盾（如部分關(guān)鍵技術(shù)的掌握，自主創(chuàng)新與消化吸收再創(chuàng)新能力的提高，中高檔數(shù)控機(jī)床的開發(fā)水平、用戶加工工藝的了解及服務(wù)水平等）有了初步的緩解，并取得較大的進(jìn)步，但尚未從根本上解決，還需繼續(xù)不斷努力，趕上世界技術(shù)發(fā)展的步伐。 國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防工業(yè)建設(shè)（ 包括能源、交通、船舶、機(jī)械、冶金、航空、航天、軍工等）重點領(lǐng)域?qū)ξ覈鴻C(jī)床制造業(yè)提出了新的要求。 “十一五”裝備制造業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要中明確提出，國家把以數(shù)控機(jī)床為代表的基礎(chǔ)裝備作為重點發(fā)展的七大領(lǐng)域之首，提出了重點發(fā)展的方向。 圍繞發(fā)電設(shè)備、航空、航天、船舶需要的高精、大型、專門化工作母機(jī)和工藝復(fù)合化機(jī)床，汽車制造業(yè)需要的成套、高效、高精度、高可靠性及柔性制造系統(tǒng)以及IT工業(yè)對專用設(shè)備的需求，我國機(jī)床制造業(yè)任重而道遠(yuǎn)。"(end