研发LVD30倒立式数控机床

王立华，张清林，袁承家

（1.宁夏工商职业技术学院，宁夏银川 750021；2.宁夏宏源长城机床有限公司，宁夏银川 750021）

研发LVD30倒立式数控机床

王立华1，张清林1，袁承家2

（1.宁夏工商职业技术学院，宁夏银川 750021；2.宁夏宏源长城机床有限公司，宁夏银川 750021）

宁夏工商职业技术学院与宁夏宏源长城机床有限公司合作研发 LVD30 倒立式数控机床。自主研制开发具有自主知识产权的倒立式数控机床系列产品，并在项目实施过程中开展机床复合加工、智能控制、多轴联动等数控机床关键共性技术的研究。本项目产品属于国家大力支持的机电一体化新技术产品，是国家振兴制造装备业的主要设备，也是国内众多机械零件加工用户行业急需的设备，有强劲的市场需求。

倒立式数控机床；柔性制造单元；机床总体布局与参数设计

1 项目概述

1.1 项目背景

随着我国机械零件制造的不断发展，自动化加工和高效复合加工越来越受到重视。我国机械制造业已经形成了较大规模的产业群，然而过去传统的人力生产方式，以及近年来，由于人工成本不断上涨，加上全球经济不景气，工厂订单不稳定，众多企业又面临招工难、用工贵的问题。这种状况如果得不到改善，必将严重影响制造企业的竞争力。为打造具有国际竞争力的制造业，加快高档数控机床的研究制造，满足国民经济和国防建设的需要，2006 年国家发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年）》明确规定的 16 个科技专项中，其中一项就是高档数控机床与基础制造技术；2015 年国务院审议通过的《中国制造 2025》就高档数控机床提出：“开发一批精密、高速、高效、柔性数控机床与基础制造装备及集成制造系统，加快高档数控机床、增材制造等前沿技术和装备的研发”。这些战略的提出其根本目的在于改变我国制造业“大而不强”的局面，也为我国数控机床制造业提供了很好的发展机遇。

本项目研制的倒立式数控机床系列产品，具备自动化功能和高效复合加工能力，将采用模块化设计技术开展产品设计。机床集金属切削+自动上下料+测量技术为一体，每台机床都是一个独立的柔性制造单元；机床的“工件移动+刀具固定”特点改变了传统的零件加工方式，机床主轴倒置式布局安装，除完成零件卡持和带动零件旋转完成零件加工外，还具备自动上下料功能。机床具有上下料和加工行程短、工件更换时间和加工节拍时间短、落屑理想、占地面积小等特点。机床可根据零件加工需要选配为集车、钻、磨、铣、滚齿、珩磨等多种工艺为一机的复合加工机床，符合国家提出的高档数控机床发展战略方向。本项目产品的研制成功还将为我国汽车、军工等行业提供高档数控机床的新机型，为振兴我国装备制造业做出贡献。本项目的有效实施将是高效复合数控机床研发的重要突破，不仅可以增加我国高效数控机床的品种，也提高了高效数控机床的研发水平。

1.2 项目目标及内容

（1）总体目标。以自主创新为基础，结合项目产品自主研制开发具有自主知识产权的倒立式数控机床系列产品，并在项目实施过程中开展机床复合加工、智能控制、多轴联动等数控机床关键共性技术的研究，在突破项目产品的关键共性技术，提高项目产品关键零部件的研制水平基础上，完成具有自主知识产权的 LVD30 型倒立式数控机床的设计制造，并实现该类产品模块化和系列化以满足不同用户的不同加工需求。

（2）技术创新目标。①完成 LVD30 型倒立式数控机床主机的研制；②完成本项目产品关键部件高精度电主轴的研制；③完成机床总体布局形式设计研制，先进合理的机床总体结构布局将是完成本项目产品重要保证；④完成适用于本项目产品的自动上下料装置的研制。

（3）主要研究内容：①机床总体布局与参数设计的应用研究；②电主轴设计技术的应用研究；③模块化设计的应用研究；④有限元分析及动态仿真技术的应用研究；⑤用户典型零件的工艺分析研究；⑥主要部件及整机装配调试技术的研究。

LVD30 型倒立式数控机床主要特点：①具备自动化功能和高效复合加工能力；②机床集加工+自动上下料+测量技术为一体，每台机床都是一个独立的柔性制造单元；③机床的“工件移动+刀具固定”特点改变了传统的零件加工方式；④机床主轴倒置式布局安装，除完成零件卡持和带动零件旋转完成零件加工外，还具备自动上下料功能；⑤上下料和加工行程短、工件更换时间和加工节拍时间短；⑥落屑理想、占地面积小的特点；⑦可根据零件加工需要选配为集车、钻、磨、铣、滚齿、珩磨等多种工艺为一机的复合加工机床；⑧可根据用户需求配置 FANAC、SIEMENS 等数控系统。

2 项目的关键技术、技术难点及创新点

（1）关键技术与技术难点。①机床总体布局与参数设计的应用研究；②自动上下料技术的应用研究；③模块化设计的应用研究；④有限元分析及动态仿真技术的应用研究。

（2）主要创新点。①机床总体布局与参数设计的应用研究；②自动上下料技术的应用研究；③模块化设计的应用研究。

3 项目技术、经济效益分析

3.1 技术经济效益分析（含经济效益、社会效益）

（1）技术分析。倒立式数控机床的研制主要是通过集成创新进行关键技术的应用研究。所集成的技术主要来源于数控系统的应用、电主轴制造的研究、自动控制技术及上下料装置等应用技术研究。

（2）经济效益分析。初步测算本项目产品平均成本 50～60万元；预计平均售价 80～90 万元（国外同类产品平均售价在130～160 万元）；平均毛利润可达 30 万元，如 1 年销售 20 台平均毛利润可达 600 万元。

（3）社会效益分析。倒立式数控机床的制造，目前在国外已属成熟产品，但在国内该类机床的生产制造还基本处于空白。倒立车削加工是一种新兴的数控加工，就是一种数控车床，平常大家常见的都是卧式车床，而这是一款倒立式车床，车床和铣床的区别在于车床是被加工的工件在运动，而铣床是加工刀具在动。其最大的特点是工件倒置回转，切屑不会损伤已加工表面，排屑方便。此外上下料和夹料也很方便。本实用新型提供的倒立式数控车床，其优点在于：机床主轴单元夹持工件运动既是机床的切削运动，又可以自动上、下料；而且 X、Z 轴运行远比各类机械手速度高、定位准确；减少了上、下料辅助时间，满足重切削、高速运行要求；卡盘状态检测装置经济、可靠。它在我国属于新产品新技术项目，具有很好的发展前途和市场潜力。

3.2 项目实施的风险分析（市场风险、技术风险等）

（1）市场风险及控制。本项目产品属于国家大力支持的机电一体化新技术产品，是国家振兴制造装备业的主要设备，也是国内众多机械零件加工用户行业急需的设备，有强劲的市场需求。本项目的市场风险主要来自国外同类产品的非理性价格竞争。为规避这种风险，在成果转化中应从多方面采取措施，严格控制产品成本，提高产品的性价比。

（2）技术风险及控制。本科技项目涉及到多学科、多门类的多种关键共性技术，如果某些技术的研究或应用中出现难以预料的困难和障碍，将可能为本项目带来一定的技术风险。为规避上述技术风险，要对各项关键共性技术进行充分的技术论证，对产品进行严格的评审，主要控制措施为：①充分利用三锥 CAD，有限元分析与运动仿真技术等先进手段，提高产品设计水平；②加强与我区机床制造企业开展产学研合作，充分利用其现有机床制造资源，保证产品制造质量；③加强技术评审，及时修改和完善相关技术文件；④实施有效激励机制，充分发挥攻关人员的积极性和创造性。

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

王立华（1974-），山东莱阳人，硕士研究生，讲师。