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普什寧（níng）江：NJ-K084小直徑油泵柱塞組件數（shù）控精密旋（xuán）合裝備

2023-2-3 來源：機床協會作者（zhě）：-

2022年10月10日，中國機床工具工業協（xié）會公布（bù）了“關於2021年度中國機床工具工（gōng）業協會先進（jìn）會員（十佳）的表彰決定（dìng）”，共計20家會員（yuán）企業榜上有名（含10家“自主（zhǔ）創新十（shí）佳（jiā）”，10家“產品質量十佳”）。為了更好地宣傳這些先進會員企業，協會傳（chuán）媒（méi）部針對十（shí）佳企業及其產品組織（zhī）了係列專（zhuān）題宣傳報（bào）道，以協會行業（yè）發展部（bù）提供的資料（liào）為素材，經與相關企業確認後在協會主辦的全媒體平台公開發布，與業界同仁相互交流（liú），共同進步（bù）。

—— 中國機床工具工業協會傳媒部

NJ-K084小直徑油泵柱塞組件數控精（jīng）密（mì）旋合裝備

NJ-K084小直徑油泵柱塞組件數控精（jīng）密（mì）旋合裝備（見圖1），采用機（jī）電一體化的立式布（bù）局，配置廣州（zhōu）數控GSK25i係列數控係統，可以控製X、Z兩個直線軸和S一個伺服主軸，其中X、Z軸為聯動軸。

機床可（kě）滿足球頭SΦ3～SΦ10範圍（wéi）內（nèi）的柱塞組件收口。柱塞組件收口後，柱塞應擺動靈活（huó）且擺動角度不小於±30°，柱塞的軸向遊隙不大於0.025mm，拉脫力不小於2500N，一次合格率大於90%，單件生產節拍約10～15秒，換裝時間8-10分鍾。

圖1 申報產（chǎn）品（pǐn）圖（tú）片（piàn）

1.結（jié）構特點

針對航空航天、汽車、工程機械（xiè）等行（háng）業柱塞泵核心組件旋合加工（gōng）裝（zhuāng）備的需（xū）求，以精密、高效（xiào）、穩定、柔性、智能的（de）旋合（hé）工藝為（wéi）總體目（mù）標，提出了基於雙向協同進給的旋壓收口方案；進而以模塊化設計與數字化設計方法為指導思想，以高檔數字（zì）製（zhì）造裝備及（jí）其智能化關（guān）鍵技術為基礎，通過對柱塞座和柱塞旋合工藝、精密微進給施合、多軸伺服驅動同步及多通道數控、旋合力監控、數據采（cǎi）集管理等關鍵技術的研究，成功研製出多軸智能控製、機械手自動上下料集成一體的NJ-K084小直徑油泵柱塞組件數控精密旋合裝備。

2.技術創新點

（1）提出了一種基於雙向（徑向、軸向）協同進給的高效柔性旋（xuán）壓工藝。如圖2所示，通過對（duì）雙向進給（gěi）參數進行精準調整與（yǔ）優選匹配，可完成不同收口（kǒu）曲線的多軸聯（lián）動旋壓工（gōng）藝，提升（shēng）了裝備麵向複雜幾何特征柱塞組件旋壓收口需求時的工藝柔性與生產效率。目（mù）前，NJ-K084小直徑油泵柱塞組件數控精密旋合裝備可（kě）同時滿足球頭（tóu）直（zhí）徑Φ3mm~Φ10mm等規格柱塞組件旋（xuán）壓收口工（gōng）藝要求，最高旋壓效率為6件/min（球頭Φ7.4mm），相較於國內、外同類產品（pǐn），效率分別提升500%與30%。

圖2 雙向協同進給精密高效旋壓工藝示意

（2）提出並研製了一類具有自定心特性的數（shù）字化精密旋壓機構。借助我司成熟的數字製造裝（zhuāng）備精密進給係統解決方案及實施技術，形成了多（duō）軸（zhóu）旋壓運動全閉環伺服靶向調控技術體係，使得如圖3所示旋壓機構具備精密微量進給特性，且其單向重複定位精度達到0.01mm。根據產品試驗數據，該精密旋壓（yā）機構各（gè）向滾輪進給（gěi）同步誤差小於5μm，表明其各軸進給運（yùn）動具備較優越的同步性與穩定性，有利於提升旋壓質量及其一致性（xìng）；同時（shí），基（jī）於我司成熟的高性能主軸係統成套關鍵技術，著力提升了該旋壓機構主軸係統靜、動（dòng）態性能。其中，工件（jiàn）主軸（S軸）徑、軸（zhóu）向剛度均大於500N/μm，徑（jìng）向跳動（dòng）≤4μm，軸向竄動≤2μm，為確保旋壓精度奠定了較堅（jiān）實的支撐技術基礎。經國家機床質量監督檢驗中心鑒定（如圖（tú）5所示），該裝備所檢項目均符合標準和科技重大專項課題任務合同書的要求，旋壓合格（gé）率較國內（nèi）、外同類設備均取（qǔ）得了重大突破，一次旋合合格率大於90%。

圖3 基於全閉環伺（sì）服靶向調控技術的精密旋壓機構

（3）設計開發了一套旋壓（yā）工藝參數智能管控係統。麵向旋壓毛坯成批製造（zào）質（zhì）量的波動（dòng）問題，以旋壓質量保障為目標，以伺服（fú）進給係統壓力（lì）反饋為感知（如圖（tú）4所示），基於公司成熟的數字製造裝備智能化（huà）升（shēng）級解決方案及實施技術（shù），實現了旋壓工藝（yì）狀態精準測評、旋壓工藝參數高效分析、旋（xuán）壓進給（gěi）運動自適應補償。同時，利用數（shù）字化旋壓車間多機智能網聯及工業互聯網技術（如圖5所示），可不斷更新與補充旋（xuán）壓（yā）工藝大（dà）數據，利用基於深度（dù）學習的分析與挖掘技術（shù），有利（lì）於創成（chéng）旋壓工藝方案自主學習機製（zhì），為最終實現柱塞組件智能旋合提供知識工程支撐。

圖4 旋合（hé）工藝（yì）狀態感知與（yǔ）評價（jià）係統

圖5 數（shù）字化車間多旋合機（jī）床智能網聯技術

3.技術水平

該設備的（de）研（yán）製具有完全獨（dú）立自主知識產權，並獲得發明專利授權1項。該設備（bèi）較好（hǎo）地解決了國外現有旋合裝備在旋壓工（gōng）藝柔性、旋壓（yā）效率、旋壓質量及（jí）其一致性，以及旋壓過程智（zhì）慧管控方麵存在的局（jú）限性，並填補了國內在柱塞泵核心組件（jiàn）高端（duān）數字（zì）製（zhì）造（zào）裝備研發領域的空白，有望解決我國空天裝備（bèi）中柱塞組件製造科學的“卡脖子”問題。經四川省科學技術廳組織相（xiàng）關專家鑒定，一致認定NJ-K084小直徑油泵柱塞組件數控精密旋合裝備總（zǒng）體技術達到國際先（xiān）進水平。其技術水平先（xiān）進性（xìng）主（zhǔ）要體現在以下幾方麵：

（1）高（gāo）精（jīng）度。NJ-K084小直徑油泵柱（zhù）塞組件數控精密旋合裝備具有國際領先的精度水平。在采用合理的切削規範，可實（shí）現旋合後的柱塞組件軸向遊隙（xì）不大於0.025mm，且能靈活擺動，而國（guó）外設備的收口精度指標要求為不大於0.1mm。

（2）高效率。本項目NJ-K084小直徑油泵柱塞組件數控精密旋合裝備采（cǎi）用數控係統（tǒng）進行控製，並配以機械手上、下料，盡（jìn）可能的縮短加工時間和輔助時間，提高（gāo）生產效率，單件加工節拍可控製在10~15秒內（nèi），與國外滾輪收口設備相比（bǐ），具有（yǒu）更高的加工效率。

（3）高合格率。通過采用高（gāo）精（jīng）度三爪卡盤來保證滾輪組件徑向進給的一致性（xìng），使產品（pǐn）的合格率較傳統手工的方式得（dé）到較大幅度的提高，可達90%以上；而國外收口設備的在（zài）收口精（jīng）度要求（qiú）不（bú）高的場合下，合格率最高可達90%。

4.應用前景（jǐng）

該裝備的成功研發（fā），將形成航空、航天等軍用領域油泵核心關鍵元部件的加工方案和實際應用經驗，解決型號研製與批產的瓶頸。通過推進本成果在（zài）其他航空、航天等軍用領域設備製造企業的推廣應用，可整體提升國內航空、航天等軍（jun1）用（yòng）領域設備製造企業的技術和製造水平（píng），有（yǒu）效促進國（guó）內製造業快速發展，是振興重大技術裝備製造業和國防軍工現代化的物質保障，對國民經濟發展和國防建設具有重（chóng）要戰略作用。

NJ-K084小直（zhí）徑油泵柱塞組（zǔ）件數控精密旋（xuán）合裝備目前處於國內首創，通過國家機床質量監督檢驗中（zhōng）心及使用單位檢驗、驗收，各項精度指標均滿足（zú）技（jì）術協議要求並已通過驗收。通過（guò）推進本成果在（zài）其他航空、航天等（děng）軍用領域設備製造企業的推廣應用，可整體提升國內航空、航天（tiān）等軍用領域設備製造企業的技術和製造水平，打（dǎ）破國外柱塞泵（bèng）廠家的（de）技術封鎖，實現核心技術自（zì）主可控。

該精密（mì）旋合裝備（bèi）目前國內市場上暫無同類型的高精度數控旋合設備生產廠家，國內用戶需求旺盛，未來市場需求潛力巨大。

（來源：協會行業發（fā）展部責（zé）編：李華翔）

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