研發LVD30倒立式數控機床

王立華，張清林，袁承家

（1.寧夏工商職業技術學院，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LVD30倒立式數控機床

王立華1，張清林1，袁承家2

（1.寧夏工商職業技術學院，寧夏銀川 750021；2.寧夏宏源長城機床有限公司，寧夏銀川 750021）

寧夏工商職業技術學院與寧夏宏源長城機床有限公司合作研發 LVD30 倒立式數控機床。自主研制開發具有自主知識產權的倒立式數控機床系列產品，并在項目實施過程中開展機床復合加工、智能控制、多軸聯動等數控機床關鍵共性技術的研究。本項目產品屬于國家大力支持的機電一體化新技術產品，是國家振興制造裝備業的主要設備，也是國內眾多機械零件加工用戶行業急需的設備，有強勁的市場需求。

倒立式數控機床；柔性制造單元；機床總體布局與參數設計

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展，自動化加工和高效復合加工越來越受到重視。我國機械制造業已經形成了較大規模的產業群，然而過去傳統的人力生產方式，以及近年來，由于人工成本不斷上漲，加上全球經濟不景氣，工廠訂單不穩定，眾多企業又面臨招工難、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的競爭力。為打造具有國際競爭力的制造業，加快高檔數控機床的研究制造，滿足國民經濟和國防建設的需要，2006 年國家發布《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020 年）》明確規定的 16 個科技專項中，其中一項就是高檔數控機床與基礎制造技術；2015 年國務院審議通過的《中國制造 2025》就高檔數控機床提出：“開發一批精密、高速、高效、柔性數控機床與基礎制造裝備及集成制造系統，加快高檔數控機床、增材制造等前沿技術和裝備的研發”。這些戰略的提出其根本目的在于改變我國制造業“大而不強”的局面，也為我國數控機床制造業提供了很好的發展機遇。

本項目研制的倒立式數控機床系列產品，具備自動化功能和高效復合加工能力，將采用模塊化設計技術開展產品設計。機床集金屬切削+自動上下料+測量技術為一體，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拍時間短、落屑理想、占地面積小等特點。機床可根據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合加工機床，符合國家提出的高檔數控機床發展戰略方向。本項目產品的研制成功還將為我國汽車、軍工等行業提供高檔數控機床的新機型，為振興我國裝備制造業做出貢獻。本項目的有效實施將是高效復合數控機床研發的重要突破，不僅可以增加我國高效數控機床的品種，也提高了高效數控機床的研發水平。

1.2 項目目標及內容

（1）總體目標。以自主創新為基礎，結合項目產品自主研制開發具有自主知識產權的倒立式數控機床系列產品，并在項目實施過程中開展機床復合加工、智能控制、多軸聯動等數控機床關鍵共性技術的研究，在突破項目產品的關鍵共性技術，提高項目產品關鍵零部件的研制水平基礎上，完成具有自主知識產權的 LVD30 型倒立式數控機床的設計制造，并實現該類產品模塊化和系列化以滿足不同用戶的不同加工需求。

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

（3）主要研究內容：①機床總體布局與參數設計的應用研究；②電主軸設計技術的應用研究；③模塊化設計的應用研究；④有限元分析及動態仿真技術的應用研究；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試技術的研究。

LVD30 型倒立式數控機床主要特點：①具備自動化功能和高效復合加工能力；②機床集加工+自動上下料+測量技術為一體，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拍時間短；⑥落屑理想、占地面積小的特點；⑦可根據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合加工機床；⑧可根據用戶需求配置 FANAC、SIEMENS 等數控系統。

2 項目的關鍵技術、技術難點及創新點

（1）關鍵技術與技術難點。①機床總體布局與參數設計的應用研究；②自動上下料技術的應用研究；③模塊化設計的應用研究；④有限元分析及動態仿真技術的應用研究。

（2）主要創新點。①機床總體布局與參數設計的應用研究；②自動上下料技術的應用研究；③模塊化設計的應用研究。

3 項目技術、經濟效益分析

3.1 技術經濟效益分析（含經濟效益、社會效益）

（1）技術分析。倒立式數控機床的研制主要是通過集成創新進行關鍵技術的應用研究。所集成的技術主要來源于數控系統的應用、電主軸制造的研究、自動控制技術及上下料裝置等應用技術研究。

（2）經濟效益分析。初步測算本項目產品平均成本 50～60萬元；預計平均售價 80～90 萬元（國外同類產品平均售價在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。倒立式數控機床的制造，目前在國外已屬成熟產品，但在國內該類機床的生產制造還基本處于空白。倒立車削加工是一種新興的數控加工，就是一種數控車床，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，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控車床，其優點在于：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；卡盤狀態檢測裝置經濟、可靠。它在我國屬于新產品新技術項目，具有很好的發展前途和市場潛力。

3.2 項目實施的風險分析（市場風險、技術風險等）

（1）市場風險及控制。本項目產品屬于國家大力支持的機電一體化新技術產品，是國家振興制造裝備業的主要設備，也是國內眾多機械零件加工用戶行業急需的設備，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品的非理性價格競爭。為規避這種風險，在成果轉化中應從多方面采取措施，嚴格控制產品成本，提高產品的性價比。

（2）技術風險及控制。本科技項目涉及到多學科、多門類的多種關鍵共性技術，如果某些技術的研究或應用中出現難以預料的困難和障礙，將可能為本項目帶來一定的技術風險。為規避上述技術風險，要對各項關鍵共性技術進行充分的技術論證，對產品進行嚴格的評審，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等先進手段，提高產品設計水平；②加強與我區機床制造企業開展產學研合作，充分利用其現有機床制造資源，保證產品制造質量；③加強技術評審，及時修改和完善相關技術文件；④實施有效激勵機制，充分發揮攻關人員的積極性和創造性。

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。