自2009年1月至今,西安交通大學(xué)(以下簡稱“西安交大”)共主持了8項機床重大科技專項課題,參加了37項機床重大科技專項課題。主要涉及快速制造技術(shù)、機床狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)、機床可靠性與精度保持性技術(shù)、數(shù)控機床動態(tài)綜合補償技術(shù)、數(shù)控機床數(shù)字化設(shè)計技術(shù)以及高速高精度機床技術(shù)等西安交大機床研究6大優(yōu)勢領(lǐng)域,建立了一批相關(guān)試驗平臺,培養(yǎng)了一批技術(shù)研究人員,形成了一批相關(guān)的科技成果并應(yīng)用于機床企業(yè)的實際生產(chǎn)中。
作為高校牽頭的“高檔數(shù)控機床”共性技術(shù),西安交通大學(xué)所承擔(dān)或參與的課題從調(diào)研、立項、實施到成果產(chǎn)出,始終堅持“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合” 和“解決現(xiàn)場難題”的指導(dǎo)思想和宗旨,立足于打造“自主、實用、經(jīng)濟”的技術(shù)成果,凝聚國內(nèi)優(yōu)秀的技術(shù)團(tuán)隊,由大學(xué)院校牽頭攻克關(guān)鍵技術(shù)、由機床名企配合完成實機驗證,強強聯(lián)合、資源共享、互通有無,從機床共性技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)等多方面、多角度探討了國內(nèi)高檔數(shù)控機床尤其是復(fù)合機床和加工中心所面臨的技術(shù)難題,形成了多項關(guān)鍵技術(shù)并申報了專利,取得了一批技術(shù)成果,并在秦川機床、大連機床、青海華鼎重型機床和昆明機床等多家機床制造企業(yè)進(jìn)行了大量的成果驗證和試驗工作,有效地解決了企業(yè)遇到的技術(shù)難題。
人才培養(yǎng)與團(tuán)隊建設(shè):引進(jìn)人才與加強技術(shù)團(tuán)隊建設(shè)是根本
西安交大從英國引進(jìn)國際知名齒輪專家毛世民教授,利用其“數(shù)字產(chǎn)形輪展成切齒法”發(fā)明專利技術(shù),協(xié)助秦川機床開發(fā)了大型數(shù)控圓錐齒輪磨齒機,該機床能加工GLEASON制和klingelnberg制圓錐齒輪,能夠加工任意創(chuàng)新齒制齒輪,精度穩(wěn)定達(dá)到4級,超越Klingelnberg最大2200mm,使我國在大型高精度硬齒面曲線齒錐齒輪制造方面達(dá)到先進(jìn)水平,解決直徑2500mm以上錐齒輪硬齒面精加工問題,填補了國內(nèi)空白,該機床獲中國國際工業(yè)博覽會金獎。
西安交大為“04專項”在千人計劃人才引進(jìn)方面做了大量工作,前后共引進(jìn)多名千人作為“04專項”的課題牽頭人,為項目的快速實施、創(chuàng)新研究等奠定優(yōu)勢。
針對企業(yè)的具體需求,西安交大建立了由學(xué)校和企業(yè)技術(shù)人員組成的聯(lián)合團(tuán)隊進(jìn)行攻關(guān)。學(xué)校專門派出青年教師赴企業(yè)博士后流動站做博士后,以此作為學(xué)校和企業(yè)的關(guān)聯(lián)紐帶,定期舉行技術(shù)研討會,由學(xué)校的課題負(fù)責(zé)人和企業(yè)的技術(shù)負(fù)責(zé)人共同作為博士后導(dǎo)師。同時,派出研究生常駐在合作企業(yè)中 (秦川機械發(fā)展),協(xié)助教師開展工作。
高校科研工作的難點在于研究生的研究工作如何向工程化轉(zhuǎn)移。高校的研究生是不斷培養(yǎng)和更新的過程,如何保證技術(shù)不斷發(fā)展,形成可以向產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)范,始終是高??蒲邪l(fā)展的瓶頸。為此,學(xué)校與企業(yè)或研究中心建立了人才培養(yǎng)的合作機制。
1.研究生參與企業(yè)的技術(shù)研發(fā)工作。研究生的科研津貼與項目進(jìn)展結(jié)合,鼓勵學(xué)生在做科研項目過程中,與企業(yè)人員融合,一方面深入了解企業(yè)的技術(shù)核心,另一方面以自己的學(xué)識推動企業(yè)的技術(shù)發(fā)展。
2.以企業(yè)需要的產(chǎn)品為目標(biāo),培養(yǎng)能夠真刀實槍做產(chǎn)業(yè)的技術(shù)人才。結(jié)合承擔(dān)課題,共性技術(shù)的研究要到用戶企業(yè)試用,通過用戶的實際生產(chǎn)檢驗來保證技術(shù)的實用性和穩(wěn)定性。在這個過程中,企業(yè)或研究中心選擇具有良好工程化興趣的研究生到企業(yè)或研究中心工作,保證基礎(chǔ)研究能夠轉(zhuǎn)化為企業(yè)或研究中心可用的技術(shù)成果。
建設(shè)各類相關(guān)技術(shù)實驗平臺與協(xié)同運行機制是技術(shù)保障
西安交大高度重視共性技術(shù)的研究平臺建設(shè),構(gòu)建了一批支持機床整機與功能部件研究的實驗平臺,為專項的長效研究工作奠定了基礎(chǔ),如已構(gòu)建了綜合誤差建模與補償數(shù)控機床試驗平臺、機床數(shù)字化設(shè)計與仿真試驗平臺、機床電氣插接件、連接件可靠性及EMC抗干擾試驗平臺、整機及機床部件診斷試驗平臺、高速機床功能部件試驗平臺、高精密長光柵滾壓印試驗平臺、快速精鑄試驗平臺以及精密超精密機床技術(shù)實驗平臺等。
此外,作為主持單位承擔(dān)國家高端裝備制造“高速高效加工工藝與技術(shù)創(chuàng)新平臺”的建設(shè);作為骨干成員單位參加“04專項”5個創(chuàng)新技術(shù)平臺的建設(shè),分別包括:沈陽機床的“高速復(fù)合數(shù)控機床及關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新能力平臺”,大連機床的“汽車發(fā)動機關(guān)鍵零部件制造裝備創(chuàng)新能力平臺”,秦川機床的“高效高精度齒輪機床產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新平臺”,昆明機床的“精密立臥式加工中心產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新平臺”,華中科大的“高檔數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵共性技術(shù)創(chuàng)新平臺”。這幾個創(chuàng)新平臺聯(lián)合了高檔數(shù)控裝備方面的知名高校與企業(yè)50余家,建立了多個“產(chǎn)學(xué)研用”的緊密聯(lián)合體,構(gòu)建共同建設(shè)創(chuàng)新平臺、共同凝練符合市場發(fā)展需求的研究方向、共同使用創(chuàng)新平臺資源、共同享受創(chuàng)新平臺成果、共同打造科技成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈等創(chuàng)新機制,為我國機床、汽車等骨干企業(yè)提供核心創(chuàng)新型技術(shù)和產(chǎn)品,促使我國高檔數(shù)控機床、汽車發(fā)動機關(guān)鍵零部件等骨干企業(yè)成長為國際著名企業(yè),形成國際知名品牌。
所建創(chuàng)新平臺的相關(guān)體制機制主要解決了以下問題:
1.平臺共同建設(shè)機制集中有效資源,在解決好內(nèi)部利益分配機制的前提下,通過共同投入,共同建設(shè)平臺。
2.立項共同決策機制充分發(fā)揮專家委員會的作用,以國家、行業(yè)和企業(yè)需求為導(dǎo)向,對平臺各技術(shù)方向確定的課題進(jìn)行集體決策。
3.資源共同使用機制充分發(fā)揮資源相對集中的優(yōu)勢,為平臺成員無償提供共性平臺的研究設(shè)備。
4.成果共同享受機制平臺成員參與平臺的共同建設(shè),參與重大專項或國家其他科技計劃項目的研究開發(fā),所形成的技術(shù)成果實現(xiàn)共享。
5.科技成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈共同打造機制平臺成員間緊密聯(lián)合,將具有產(chǎn)業(yè)化前景的技術(shù)成果進(jìn)行工程化開發(fā)和后續(xù)研究,為平臺成員企業(yè)提供關(guān)鍵技術(shù)解決方案;同時,平臺成員企業(yè)利用自身的渠道,將平臺研發(fā)的技術(shù)向行業(yè)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)移和輻射。
基于以上平臺和機制,學(xué)校對企業(yè)所遇到的技術(shù)難題進(jìn)行歸納并提出解決方案,發(fā)掘其中共性的、本質(zhì)的科學(xué)問題,研究解決這些問題的思路并形成相應(yīng)的技術(shù)路線。企業(yè)的技術(shù)人員對技術(shù)路線進(jìn)行論證,并組織實施,通過檢驗并評估應(yīng)用實效,從而取得一系列的技術(shù)成果并在企業(yè)進(jìn)行了推廣應(yīng)用,解決了企業(yè)的技術(shù)難題,促進(jìn)了自主技術(shù)成果的快速提升。
取得的技術(shù)成果及推廣應(yīng)用
西安交通大學(xué)利用其數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的相關(guān)成果協(xié)助秦川機床、昆明機床、大連機床等機床企業(yè)進(jìn)行專項主機產(chǎn)品(大型數(shù)控臥式加工中心、數(shù)控拉刀磨床、數(shù)控圓柱齒輪磨齒機、數(shù)控圓錐齒輪磨齒機以及臥式車銑復(fù)合加工中心等)優(yōu)化設(shè)計,有效地提升了專項主機產(chǎn)品的綜合性能與品質(zhì)。
利用參加專項課題的機遇,西安交大開發(fā)了一批可推廣的數(shù)控機床應(yīng)用檢測、制造核心技術(shù)產(chǎn)品,如機床傳動鏈檢測系統(tǒng)、無傳感器的數(shù)控機床動態(tài)綜合性能測試系統(tǒng)、溫度采集及熱誤差補償模塊、模塊可重構(gòu)的機床功能部件故障診斷系統(tǒng)、數(shù)控機床三維離線防碰撞軟件系統(tǒng)、機床加工精度在機檢測系統(tǒng)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的快速精鑄工藝,諸如此類數(shù)控機床用的檢測與制造技術(shù)。
特別是隨著數(shù)控機床向著高精度、智能化方向發(fā)展,越來越多的高檔數(shù)控機床都應(yīng)配備監(jiān)測診斷系統(tǒng),通過西安交大的自主研發(fā),推進(jìn)了國內(nèi)在這方面工作的發(fā)展,實現(xiàn)了相關(guān)高速、精密數(shù)控機床關(guān)鍵功能部件狀態(tài)可監(jiān)測、可診斷和可預(yù)警。
利用參加專項課題的機遇,西安交大為企業(yè)解決了一批機床設(shè)計、制造和調(diào)試中的問題,推進(jìn)了專項研發(fā)工作的進(jìn)展。如解決了秦川機床磨齒機主軸振動和磨削振紋問題,采用動平衡技術(shù)降低機床主軸振動50%以上,減少振紋的產(chǎn)生,保證了按質(zhì)交貨。如為大連機床車銑復(fù)合加工中心消除切削顫振,提高了螺旋槽工件加工效率,降低振動,改善了加工面質(zhì)量,保障大連冰山公司的加工需求。如實現(xiàn)了多家高檔機床的誤差補償,提升了綜合性能,沈陽高速立式加工中心VMC0745誤差補償后:定位誤差降低71%;輪廓運動誤差降低67.5%(球桿儀檢測);切削加工綜合誤差降低41.8%;秦川大型數(shù)控磨齒機YK73200誤差補償后,齒距綜合誤差降低45%;齒向齒形輪廓加工誤差降低54.5%;大連高速數(shù)控車削中心DLH-20誤差補償后,輪廓運動誤差降低67.1%。如為昆明機床解決了臥式加工中心鏜削主軸熱伸長問題,THM46100機床控制在10μm,THM65160機床控制在24μm。
相關(guān)主機產(chǎn)品獲中國國際工業(yè)博覽會金獎,承擔(dān)的各共性技術(shù)課題已取得了一系列的技術(shù)成果,并在企業(yè)推廣應(yīng)用,取得了良好的應(yīng)用效果。