“高檔數控機床滾動功能部件共性技術研發”項目，是由南京理工大學機械學院馮虎田教授科研團隊牽頭承擔的國家科技重大專項，現已順利通過專家組的項目驗收。
馮虎田教授在實驗室中為參觀領導進行講解。南京理工大學供圖
“首次在國內行業中提出滾動功能部件A+A加速失效時間模型、試驗及評估方法，解決了無故障功能可靠性試驗評價、滾動功能部件試驗時間過長等技術難題。”
“首次推出共計6冊的《數控機床功能部件優化設計選型手冊》，均著眼于專項成果集中展現、企業與用戶對接示范、國內外現狀發展需求，為數控機床裝備國產部件提供了具體翔實的操作依據。”
“首次開展了對滾動功能部件骨干企業專項成果產品對比境外產品的靜剛度測評，并率先在國內公開發布了行業測評報告。”
一個個“首先”，不禁讓人對南京理工大學機械學院馮虎田教授科研團隊牽頭承擔的國家科技重大專項——“高檔數控機床滾動功能部件共性技術研發”項目拭目以待。
為爭奪技術話語權而“戰”
“數控機床是各種武器裝備重要的制造手段，也是國防軍工裝備現代化的重要保證。而其水平、品種和生產能力更是一個國家技術與經濟的綜合國力之體現。”馮虎田一語中的地指出，我國數控機床制造就目前而言，仍主要以中低端產品為主，高端數控機床等重大裝備仍依賴進口。
為何如此?
滾珠絲杠副是數控機床上最常使用的精密傳動部件，其主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動，或將扭矩轉換成軸向反復作用力，直接決定著機床的加工精度以及精度的穩定性和保持性，可謂是數控機床關鍵功能部件中的要害。
“關鍵領域的技術如果長期受制于人，中國的裝備制造能力和水平要想得到快速提升就只能是一句空話。”馮虎田決定將研究重點放在滾動功能部件共性技術研究上。
要想徹底解決滾動功能部件制約高端裝備制造國產化的技術短板，就需要在全面了解和掌握國外滾動功能部件主流技術發展趨勢的同時，在打牢、夯實相關基礎理論研究的基礎上開展一系列具有前瞻性和前沿性的研究。
馮虎田科研團隊，任重道遠。
一個等級的提升彰顯大實力
據行業相關資料顯示：國產高檔數控機床中的滾珠絲杠副、滾動直線導軌副等滾動功能部件產品的國產化率不足5%，而在中檔數控機床中使用的滾動功能部件的國產化率僅占30%。馮虎田分析指出，“造成此種局面的原因是多方面的，而國產滾動功能部件在高剛性設計、滾珠絲杠副高精度預緊結構優化以及相關加工工藝方面存在的諸多不足卻是其中一個很重要的因素。”
針對我國目前在高檔數控機床發展上的技術與工藝瓶頸，該研究團隊先后在滾動功能部件精度、摩擦磨損、疲勞、剛性、材料優選及可靠性試驗方法等方面展開攻關。
研究過程中，尤為值得一提的是，該研究團隊在大型螺紋絲杠硬態旋風銑削精密成形的基礎理論及其關鍵技術方面取得極大突破，實現了大型絲杠硬態旋風銑削工藝及裝備綜合性能的全面優化。更為重要的是，他們還將所加工的滾珠絲杠副精度提高了一個等級。但可別小瞧了這一個等級的提升，它極大地提升了我國數控機床的加工精度，從而大大增強了我國數控機床產品在國際上的競爭實力。
然而，從事機械傳動研究離不開大量翔實、準確的數據驗證，要想獲取準確的數據就離不開精密靈敏的檢測設備。但由于我國在滾動功能部件研究領域的基礎較為薄弱，很多重要設備于國內市場幾乎是一片空白，更談不上購買了。
沒有規范的操作流程就得自己在“黑暗中”摸索，沒有相關的檢測設備就靠自己畫圖紙設計制造。這期間的艱辛只有親身科研的他們心里最清楚。“但不管困難有多大，也不論經歷了多少次失敗，我們從未想過放棄。”馮虎田介紹，在參考和借鑒大量的國外技術文獻基礎上，他們陸續在剛性測量、綜合性能測試、型面檢測等方面成功設計并研發出了絲杠副剛性試驗臺、導軌副剛性試驗臺、絲杠滾道型面誤差測量儀等實驗及測試設備，填補了國內相關領域的空白。
據統計，該研究團隊在整個國家重大專項的研究過程中，共自主研發28臺套檢測裝備，不僅在實驗室提供了測試服務，還直接向企業提供了多臺套測試裝置，并已開始為航空航天、電子行業提供服務，部分檢測設備的技術性能也已達國際領先水平。此外，他們還設計建造了摩擦磨損試驗機、滾動接觸疲勞試驗機、絲杠冷卻潤滑試驗臺、精度材料與分析設備，其都可為行業提供試驗臺產品、測試檢測軟硬件，服務于生產廠家及主機用戶。
摘取高端裝備制造“明珠”
光陰荏苒，十年“抗戰”，該研究組終于成功摘取了我國高端裝備制造皇冠上的“明珠”，針對功能部件建立了涵蓋功能可靠性、精度保持性、壽命可靠性試驗與評價體系，實現了3個“首次”的大突破，助力了我國國產裝備由“中國制造”向“中國創造”的轉變。
在聽取了相關成果匯報，并進行現場考察后，該校數控機床功能部件共性技術工業和信息化部重點實驗室專家對該項目取得的成果以及在行業中建成的共性技術研究平臺等給予了高度的評價，一致建議“盡快將成果輻射至更多的企業，盡快建立更廣泛的檢測、技術服務平臺”。
的確，研究做得好不好，應用說了算。參與研發的行業龍頭企業漢江機床、南京工藝等都迫不及待地體驗該研究組陸續推出的新技術產品，并評價道：“產品指標的確達到了國際先進水平”。
此外，該研究組研發的滾動功能部件高端產品還為高檔數控機床配套建立了沈陽機床、大連機床、寶雞機床3家示范應用基地，產品配套于寧江機床精密臥式加工中心，實現了國產滾動功能部件小批量為高檔數控機床配套，成功代替了進口。
自此，我國高端數控機床行業徹底擺脫了國外在技術與工藝上的壟斷，擁有了自己的技術話語權。
但這并不表示他們在這一研究領域的使命就結束了。目前，該研究組正積極籌備建設國內數控機床功能部件的國家級質量監督與檢測中心，為國內行業提供最權威的技術服務。
來源：中國教育報
