近年來，我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展取得顯著成績(jī)。北京市高效綠色數(shù)控加工工藝及裝備工程技術(shù)研究中心已經(jīng)成為涉及高端裝備制造中的CAD/CAM/CAE技術(shù)、高效數(shù)控加工工藝及裝備技術(shù)、綠色切削加工及機(jī)床輕量化技術(shù)、制造質(zhì)量及可靠性技術(shù)的高水平綜合工程中心。

北京市高效綠色數(shù)控加工工藝及裝備工程技術(shù)研究中心（以下簡(jiǎn)稱中心）于2014年獲得認(rèn)定，依托單位為北京航空航天大學(xué)，共建單位為北京機(jī)電院機(jī)床有限公司、北京星航機(jī)電裝備有限公司。

公司在國內(nèi)知名專家教授的引領(lǐng)帶動(dòng)下，組建了一支國內(nèi)******的超精密技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在超精密機(jī)床的單元技術(shù)、切削機(jī)理和工藝、成套技術(shù)及應(yīng)用工藝方面具備豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐積累。可為北京精密零件加工，北京鋁合金異型件加工制造相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)。

突破關(guān)鍵技術(shù)

中心重點(diǎn)面向北京市高端數(shù)控裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)跨越發(fā)展工程和航空航天制造，開展數(shù)控加工裝備和制造過程中的高效化、綠色化、數(shù)字化、智能化等共性關(guān)鍵技術(shù)研究、工程化應(yīng)用示范、技術(shù)支持服務(wù)和人才培養(yǎng)培訓(xùn)等工作。

中心學(xué)術(shù)帶頭人劉強(qiáng)教授說：我們希望借助中心這個(gè)平臺(tái)，推動(dòng)制造裝備與工藝技術(shù)融合，促進(jìn)首都制造企業(yè)高效綠色數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展，為高端制造裝備設(shè)計(jì)制造技術(shù)及工程化應(yīng)用提供支撐。

成立以來，中心突破了大型復(fù)雜構(gòu)件高速加工穩(wěn)定性、高效加工切削載荷均衡化、加工過程殘余應(yīng)力及加工變形預(yù)測(cè)控制等關(guān)鍵技術(shù)，解決了大型復(fù)雜構(gòu)件數(shù)控加工失穩(wěn)、損傷和變形三大難題，實(shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用。

中心研究開發(fā)的時(shí)變切削條件下切削力/熱載荷均衡預(yù)適調(diào)控技術(shù)和大型復(fù)雜鈦合金構(gòu)件低損傷加工工藝，解決了新一代飛機(jī)難加工材料鈦合金、鋁合金等結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工過程零件損傷問題，使典型鈦合金結(jié)構(gòu)件銑削線速度達(dá)到200米/分鐘，表面粗糙度提高一至兩個(gè)等級(jí)。

中心研究開發(fā)的工業(yè)機(jī)器人輔助增減材復(fù)合制造系統(tǒng)，解決了鋁合金零部件快速成型中的增減材加工軌跡規(guī)劃、工藝控制、機(jī)器人精度校準(zhǔn)等難題，實(shí)現(xiàn)了大型鋁合金結(jié)構(gòu)的快速制造，為大型金屬構(gòu)件的高效、低成本快速成型奠定了應(yīng)用基礎(chǔ)。

中心成員主持完成的科技成果跨代飛機(jī)大型復(fù)雜構(gòu)件高質(zhì)高效數(shù)控加工過程關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用，獲2017年度中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。

劉強(qiáng)介紹道，該成果出自成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司與中心的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)針對(duì)新一代飛機(jī)大型復(fù)雜構(gòu)件數(shù)控加工過程存在的加工難題，歷經(jīng)10年研究攻關(guān)，突破了關(guān)鍵技術(shù)，形成了支持新一代飛機(jī)研制的數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)體系和核心能力。

北京衛(wèi)星制造廠將該技術(shù)應(yīng)用于神州飛船典型關(guān)鍵構(gòu)件的加工，綜合優(yōu)化后單件工時(shí)分別減少67%和63%。

北京星航機(jī)電裝備有限公司在壁板、框段、翼面、接頭等結(jié)構(gòu)件加工中應(yīng)用該技術(shù)，鋁合金零件和鈦合金零件典型數(shù)銑工序加工效率分別提高20%和15%以上，累計(jì)節(jié)約加工工時(shí)近2萬小時(shí)。

該技術(shù)為改進(jìn)機(jī)床動(dòng)力學(xué)性能提供了技術(shù)支持，有效促進(jìn)了其在航空航天、車輛、機(jī)床等領(lǐng)域的應(yīng)用。

探索產(chǎn)學(xué)研合作

雖然中心成立時(shí)間不長(zhǎng)，但北航科研團(tuán)隊(duì)從事數(shù)控加工技術(shù)研究已有年頭。劉強(qiáng)介紹，中心結(jié)合難加工材料加工重大需求，與星航機(jī)電、北京衛(wèi)星制造廠、北京工研精機(jī)等北京市重點(diǎn)企業(yè)合作，共同探索產(chǎn)學(xué)研合作模式。

中心副主任袁松梅教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在典型難加工材料及結(jié)構(gòu)件的銑削加工中應(yīng)用綠色切削微量潤(rùn)滑技術(shù)，大幅減少切削液用量，有效降低刀具磨損，顯著提高加工效率；自主設(shè)計(jì)研制的旋轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)加工系統(tǒng)，提出的復(fù)合材料加工工藝優(yōu)化理論、加工表面質(zhì)量評(píng)價(jià)及控制方法等復(fù)合材料加工技術(shù)研究成果已應(yīng)用于航天典型復(fù)合材料零件高效加工中，大大提升了加工效率，提高了加工質(zhì)量，并降低了刀具磨損。

服務(wù)京津冀協(xié)同創(chuàng)新

2016年8月，天津市武清區(qū)人民政府與北京航空航天大學(xué)（以機(jī)械學(xué)院為主）經(jīng)過友好協(xié)商，雙方一致同意全面深化區(qū)校合作，建立長(zhǎng)期合作伙伴關(guān)系，成立了北航（天津武清）智能制造研究院有限公司，致力于發(fā)展智能制造核心技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研基地。

中心主任趙罡教授介紹，武清研究院的核心骨干來源于中心及北京航空航天大學(xué)智能制造相關(guān)研究方向的師生研究團(tuán)隊(duì)，是一個(gè)圍繞綠色制造和智能制造領(lǐng)域，開展知識(shí)創(chuàng)新、實(shí)施技術(shù)轉(zhuǎn)移、匯聚創(chuàng)新人才、孵化高新企業(yè)的新型創(chuàng)新實(shí)體。

未來，該研究院將建成******級(jí)科研創(chuàng)新基地，產(chǎn)生一批行業(yè)領(lǐng)先的高新技術(shù)，轉(zhuǎn)移一批重大技術(shù)成果，孵化一批創(chuàng)新型高新技術(shù)企業(yè)，匯聚和培養(yǎng)一批高端創(chuàng)新型人才，成為京津冀區(qū)校合作技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的示范項(xiàng)目。

目前，中心研發(fā)的STEP-CNC原型數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了將T樣條引入到自由曲面加工過程。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人肖文磊副教授介紹：我們自主研發(fā)的曲面軌跡在線生成功能模塊已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了ISO 14649標(biāo)準(zhǔn)定義的自由曲面加工策略，該功能在國際STEP-NC研究領(lǐng)域還鮮有報(bào)道。

目前，中心研發(fā)的STEP-CNC數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)成功裝備了一臺(tái)自主研發(fā)的數(shù)控機(jī)床，能夠?qū)崿F(xiàn)2.5D和自由曲面的自適應(yīng)刀軌生成及加工。該機(jī)床于2017年11月在上海工博會(huì)作為工業(yè)4.0的典型案例與德國倍福公司聯(lián)合展出，引起了智能制造領(lǐng)域的關(guān)注。STEP-CNC數(shù)控機(jī)床的發(fā)展和推廣將有可能引起數(shù)字化制造技術(shù)的革命性變革。

肖文磊副教授稱，STEP-CNC技術(shù)的發(fā)展將推動(dòng)智能制造的發(fā)展，形成新型的制造模式。STEP-CNC數(shù)控系統(tǒng)已列入北航（天津武清）智能制造研究院的重點(diǎn)孵化方向之一，其深入應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展將推動(dòng)首都經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。