滚动功能部件服役性能成套测评方法与装备及性能提升关键技术

     以滚珠丝杠副和滚动直线导轨副为核心的滚动功能部件是保障高档数控机床制造精度、刚性、精度保持性的关键;以滚珠丝杠副为核心基础件的作动器及新一代阻尼器是大飞机、运载火箭、导弹、空间站、核动力堆,以及大型桥梁、高铁车辆等军民两用高端装备实现高可靠性和长寿命的前提。滚动功能部件服役性能成套测评方法装备严重缺失,性能提升关键技术亟待攻克,是解决国防军工卡脖子工程、国产高档机床进入国际先进行列的瓶颈。
    该项目聚焦滚动功能部件可靠性、精度、刚度、预紧力4类核心指标,发明了服役性能成套测试装备共计20种,形成了一整套科学完善的性能测评方法体系,从“测”、“评”、“标”、“提”四方面,以测聚性、以性促产。
    1)提出了基于全周期分段步加策略和“A+A”模型的加速试验方法,实测了额定动/静载荷,发明了多种复杂实际工况的精度保持性、功能可靠性及寿命成套试验装备。研制了丝杠高精研磨改性新型工艺技术及装备,助推精度保持性从1000h增加至4000h,MTBF从4000h增加至10000h。
    2)发明了丝杠/螺母/导轨/滑块滚道型面高精无损测量方法和装置,研制了国内最大规格的丝杠硬旋铣数控机床,攻克了丝杠高效高精旋铣工艺关键技术,精度提升一个等级,综合加工效率提升3倍以上。
    3)提出了基于加载力及形变位移多维方向解耦的综合刚度高效检测方法,攻克了可控加载与微形变补偿关键技术,解决了导轨副倾斜静刚度和丝杠副扭转刚度的检测难题,形成了尺寸精度和工艺可控的高刚性设计方法,大幅提升了产品刚度值。
    4)攻克了滚珠丝杠副动态摩擦系数实测技术,发明了预紧力与空载扭矩同步在线测量装置,提出了基于摩擦系数及刚性拐点的丝杠副预紧力精确计算方法。形成了以预紧力精确调控为目标的丝杠副高精装配技术,研制了双螺母预紧高速精密滚珠丝杠副。
    成果鉴定委员会认为该项目“成果整体达到国际先进水平,其中4项关键技术为国际首创。核心技术与装备完全自主可控,打破国外垄断”。授权国家发明专利31件,实用新型17件,软件著作权9项,出版专著手册4部,形成行业标准14项。成果在23家国家级质检单位和骨干企业推广应用,累计销售59台套,市场占有率首屈一指;首次以统一的标准开展行业产品性能测评,测试水平达到国际先进,大幅提升了国产滚动功能部件的服役性能,在中高档数控机床和国防军工高端装备中替代进口、大批量配套应用,近三年新增销售额13.58亿元。