华中科大数控机床解密：打破西方封锁，精度达头发万分之一
2018-3-19 来源： 转载 作者： -
近日，备受关注的央视八集大型纪录片《大国重器》（第二季）开播。
节目对中国工业发展进行了一次大巡礼倡导并指明了“中国制造”和中国实体经济发展的方向，片中各种激动人心的强国利器。
3月4日晚，大国重器（第二季）第七集《智造先锋》在CCTV-2财经频道首播，华中科技大学旗下华中数控股份有限公司代表机床行业在节目中亮相。
高速度、高精度、智能化，已经成为全球装备制造业竞争的焦点，对超精密加工控制系统的需求正快速上升。然而，中国高端数控装备超过80%还依赖进口，每年要进口的高端数控设备价值高达30亿元。
中国中部有新兴的智能控制产业集群，也是中国数控系统最重要的研发基地之一。在这里，华中数控正在研制中国第一台具有超精密加工控制能力的数控系统。华中科技大学机械学院教授、华中数控董事长陈吉红说：“我们的目标就是要打破中国在这个领域的被动局面。”
“国产数控系统经历了艰难的发展阶段，屡战屡败，屡败屡战。国外对中国这种封锁限制，我们就不服这口气。”
超精密镜面加工是金属切削加工的最高境界，刀具接触接触表面造成的划痕，叫做粗糙度。在机床主轴转速达到每分钟24000转的超高速度下，把零件的粗糙度控制在0．02微米以下，这是头发丝直径的万分之一，也是超精密加工系统必须达到的标准之一。
刀具运行速度从0迅速上升到每秒100米，刀具在切入的刹那，运行加速度达到了重力加速度。这相当于5.6秒内，将汽车从零提速到200公里。
将金属工件表面加工成镜面，只有超精密数控系统能做到。如何在加工过程中，实时监控并调整微米级的加工精度，这是西方数控制造巨头的核心技术机密。华中数控的工程师们创造了一种独特的方法，用色谱图来观测，利用传感器采集刀头数据并传送到电脑，刀头的每一个细小波动，都用不同颜色来标记，就可以捕捉到肉眼难以捕捉到的误差。利用数据寻找加工误差并进行优化，这实际上是一套智能数据采集分析系统。
在色谱图的帮助下，零件表面加工精度达到了0.01微米。这相当于汽车在100公里的时速下，轮胎运行偏差只有3根头发丝，而轮胎的抖动误差不到头发丝的万分之一。
“这个长宽只有5厘米的镜面，看似非常小，为此我们研发积累了整整七年。它的成功，也意味着我们在超精密加工控制系统的研发上，取得了重大突破，完成了对世界一流的追赶。再经过三到五年的努力，我们的控制精度，必将达到世界领先水平。”
华中数控研发的HNC-8高性能数控系统，分辨率达到1纳米，拥有最大通道数10个，最大轴数127个。指标全面达到国际先进水平，利用独创的“色谱图”提高加工精度，利用机床内部电控大数据构成的机床“心电图”，实现机床智能化功能。加工效率高出国外系统20%。采用国产装备、国产系统、国产工业软件建成智能制造示范工厂，成为自主创新的典范。
高性能数控系统是数控机床“最强大脑”，5轴联动等核心功能更是买不到的战略核心技术，突破了西方在技术和市场上的双重垄断，助力中国制造2025，用中国智脑，装备中国智造。
在本集中，还介绍了在华中数控与相关企业合作研制的世界第一款智能数据采集器。智能数据采集器已经应用于劲胜公司3C智能工厂，这是世界上数据采集覆盖率最广泛的采集器，能够对一百多种不同品牌的数控机床、机器人等机器设备进行数据采集，第一次从根本上解决了智能工厂改造过程中数据采集的难题。这是全球第一次实现跨越国界、跨越品牌的数控机床、机器人等机器设备之间的数据采集的互联互通。华中数控参与了该智能工厂的规划和实施，主要负责提供机床数控系统、机器人、产线总控系统和智能工厂大数据，打通了最底端的设备层到最高的决策层，实现了真正意义上的智能化生产。
精益求精，追求卓越，在践行工匠精神的路上华中大人一直走在前列！
（原题是《振奋！华中大超精密加工数控系统震撼亮相<大国重器> 》）
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