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“高檔數(shù)控機床滾動功能部件共性技術(shù)研發(fā)”項目，是由南京理工大學(xué)機械學(xué)院馮虎田教授科研團(tuán)隊牽頭承擔(dān)的國家科技重大專項，現(xiàn)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(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行講解。南京理工大學(xué)供圖

“首次在國內(nèi)行業(yè)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(shù)難題。”

“首次推出共計6冊的《數(shù)控機床功能部件優(yōu)化設(shè)計選型手冊》，均著眼于專項成果集中展現(xiàn)、企業(yè)與用戶對接示范、國內(nèi)外現(xiàn)狀發(fā)展需求，為數(shù)控機床裝備國產(chǎn)部件提供了具體翔實的操作依據(jù)。”

“首次開展了對滾動功能部件骨干企業(yè)專項成果產(chǎn)品對比境外產(chǎn)品的靜剛度測評，并率先在國內(nèi)公開發(fā)布了行業(yè)測評報告。”

一個個“首先”，不禁讓人對南京理工大學(xué)機械學(xué)院馮虎田教授科研團(tuán)隊牽頭承擔(dān)的國家科技重大專項——“高檔數(shù)控機床滾動功能部件共性技術(shù)研發(fā)”項目拭目以待。

為爭奪技術(shù)話語權(quán)而“戰(zhàn)”

“數(shù)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(xiàn)代化的重要保證。而其水平、品種和生產(chǎn)能力更是一個國家技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的綜合國力之體現(xiàn)。”馮虎田一語中的地指出，我國數(shù)控機床制造就目前而言，仍主要以中低端產(chǎn)品為主，高端數(shù)控機床等重大裝備仍依賴進(jìn)口。

為何如此?

滾珠絲杠副是數(shù)控機床上最常使用的精密傳動部件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力，直接決定著機床的加工精度以及精度的穩(wěn)定性和保持性，可謂是數(shù)控機床關(guān)鍵功能部件中的要害。

“關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)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(shù)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(chǎn)化的技術(shù)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(shù)發(fā)展趨勢的同時，在打牢、夯實相關(guān)基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上開展一系列具有前瞻性和前沿性的研究。

馮虎田科研團(tuán)隊，任重道遠(yuǎn)。

一個等級的提升彰顯大實力

據(jù)行業(yè)相關(guān)資料顯示：國產(chǎn)高檔數(shù)控機床中的滾珠絲杠副、滾動直線導(dǎo)軌副等滾動功能部件產(chǎn)品的國產(chǎn)化率不足5%，而在中檔數(shù)控機床中使用的滾動功能部件的國產(chǎn)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(chǎn)滾動功能部件在高剛性設(shè)計、滾珠絲杠副高精度預(yù)緊結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及相關(guān)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(shù)控機床發(fā)展上的技術(shù)與工藝瓶頸，該研究團(tuán)隊先后在滾動功能部件精度、摩擦磨損、疲勞、剛性、材料優(yōu)選及可靠性試驗方法等方面展開攻關(guān)。

研究過程中，尤為值得一提的是，該研究團(tuán)隊在大型螺紋絲杠硬態(tài)旋風(fēng)銑削精密成形的基礎(chǔ)理論及其關(guān)鍵技術(shù)方面取得極大突破，實現(xiàn)了大型絲杠硬態(tài)旋風(fēng)銑削工藝及裝備綜合性能的全面優(yōu)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(shù)控機床的加工精度，從而大大增強了我國數(shù)控機床產(chǎn)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(zhǔn)確的數(shù)據(jù)驗證，要想獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)就離不開精密靈敏的檢測設(shè)備。但由于我國在滾動功能部件研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)較為薄弱，很多重要設(shè)備于國內(nèi)市場幾乎是一片空白，更談不上購買了。

沒有規(guī)范的操作流程就得自己在“黑暗中”摸索，沒有相關(guān)的檢測設(shè)備就靠自己畫圖紙設(shè)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(jīng)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(shù)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，他們陸續(xù)在剛性測量、綜合性能測試、型面檢測等方面成功設(shè)計并研發(fā)出了絲杠副剛性試驗臺、導(dǎo)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(shè)備，填補了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白。

據(jù)統(tǒng)計，該研究團(tuán)隊在整個國家重大專項的研究過程中，共自主研發(fā)28臺套檢測裝備，不僅在實驗室提供了測試服務(wù)，還直接向企業(yè)提供了多臺套測試裝置，并已開始為航空航天、電子行業(yè)提供服務(wù)，部分檢測設(shè)備的技術(shù)性能也已達(dá)國際領(lǐng)先水平。此外，他們還設(shè)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(shè)備，其都可為行業(yè)提供試驗臺產(chǎn)品、測試檢測軟硬件，服務(wù)于生產(chǎn)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(zhàn)”，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(xiàn)了3個“首次”的大突破，助力了我國國產(chǎn)裝備由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變。

在聽取了相關(guān)成果匯報，并進(jìn)行現(xiàn)場考察后，該校數(shù)控機床功能部件共性技術(shù)工業(yè)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(yè)中建成的共性技術(shù)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(yè)，盡快建立更廣泛的檢測、技術(shù)服務(wù)平臺”。

的確，研究做得好不好，應(yīng)用說了算。參與研發(fā)的行業(yè)龍頭企業(yè)漢江機床、南京工藝等都迫不及待地體驗該研究組陸續(xù)推出的新技術(shù)產(chǎn)品，并評價道：“產(chǎn)品指標(biāo)的確達(dá)到了國際先進(jìn)水平”。

此外，該研究組研發(fā)的滾動功能部件高端產(chǎn)品還為高檔數(shù)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(yīng)用基地，產(chǎn)品配套于寧江機床精密臥式加工中心，實現(xiàn)了國產(chǎn)滾動功能部件小批量為高檔數(shù)控機床配套，成功代替了進(jìn)口。

自此，我國高端數(shù)控機床行業(yè)徹底擺脫了國外在技術(shù)與工藝上的壟斷，擁有了自己的技術(shù)話語權(quán)。

但這并不表示他們在這一研究領(lǐng)域的使命就結(jié)束了。目前，該研究組正積極籌備建設(shè)國內(nèi)數(shù)控機床功能部件的國家級質(zhì)量監(jiān)督與檢測中心，為國內(nèi)行業(yè)提供最權(quán)威的技術(shù)服務(wù)。