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张之敬让“滕州制造”走得更远

2019-01-23魏伟

走向世界 2018年12期
关键词:小型车滕州市机床

○北京理工大学机械与车辆学院教授张之敬Zhang Zhijing, professor at the School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology.

北京理工大学机械与车辆学院教授张之敬带领其团队长期指导服务滕州市高端装备制造业,与市属国有企业山东鲁南机床有限公司建立了长期密切的合作关系,充分发挥团队在“精密超精密微细复合加工技术、智能型装配与检测技术”等高科技技术领域取得的科技成果,引领滕州市机械机床产业新旧动能转换,实现产业升级,做出了突出贡献。2018年,张之敬教授先后被枣庄市人才工作领导小组评为“枣庄英才”,被滕州市人才工作领导小组评为杰出“滕州英才”。

精密/超精密微小型车铣复合加工技术率先在滕州成果转化

2012年5月,一个偶然的机会,山东鲁南机床有限公司(以下简称“鲁机公司”)与张之敬合作进行了“CXWK-1车铣复合加工中心”项目研发,鲁机公司求贤若渴以及认真专业的态度和滕州市优秀的产业基础,打动了张之敬团队,双方密切合作多项成果研发,特别是CXKG25-1超精密微小型车铣复合加工中心在鲁南机床试制成功,代表着张之敬团队“精密/超精密微小型车铣复合加工技术”率先在滕州市成果转化成功,引领着滕州市机械机床产业集群新旧动能转换,实现产业升级。

超精密机床在鲁南机床调试

精密/超精密微小型车铣复合加工机床与工艺技术是通过一次装夹实现对三维复杂微小型异构件的完整高效率加工,尤其适用诸如引信、制导器件、光学器件、医疗器械等加工。该类被加工件常具有复杂的三维结构,如带有异型截面的回转体、带有异型孔腔和非对称结构的板类部件、多几何要素的高精度相贯结构等,通过精密微小型车铣复合加工技术可以实现对该类结构件的车、铣、车铣、钻、镗、铰、攻丝等全部工序的完整加工,保证了加工精度。目前,在军工或民品制造领域,微米级/亚微米级三维复杂微小型结构件车铣复合加工是精密微小型复杂结构加工的主流技术。但中国制造行业在精密/超精密复合加工技术的整体水平落后于国际先进国家。国际上只有瑞士、德国、日本等少数国家拥有该项技术,设备价格昂贵,而且其超精密复合加工设备技术对中国是严格禁运的。

张之敬团队针对三维复杂微小型异构件的完整高效率加工需求,提出了精密/超精密微小型车铣复合加工机床与工艺技术,在该技术的研发过程中突破了多项关键技术;提出了基于模块化的可重配置设计方法;宏微结合纳米级运动控制技术,通过线性丝杠导轨的宏动和微动台的微动来实现大行程、高精度加工;导轨的耦合误差补偿技术,使普通导轨直线度误差影响从几十微米降低到1微米以下;微小型刀库技术,研发出了市场上最小的相当于ISO15刀柄的自动换刀刀库;一种创新的非接触式自动对刀技术,实现了低成本高精度快速对刀。

精密微细结构智能装配与集成系统技术打造滕州机床核心竞争力

要使中国由制造大国向制造强国转变,制造过程与制造系统的数字化、柔性自动化、智能化是发展的主要趋势。而在中国国防和民用制造领域装配与集成技术水平远远落后于先进国家,基本处于以手工、感觉为主的人工装配。这种现状是造成中国产品制造水平低的一个主要原因。因此针对航天、航空、电子、汽车、3C等行业引信、火工品、导航制导器件、电子器件、微小型机电器件、传感器等产品及器件装配与集成制造领域的现状,在深入进行装配基础理论和技术研究的基础上,急需发展数字化、柔性自动化、智能化装配系统技术,实现中国精密微细结构装配过程由凭感觉定性控制向精准定量优化和控制的跨越。

张之敬团队在国防精密装配国家973计划项目、国防科技基础研究重点项目、国家自然科学基金仪器专项、国防科技推广项目、企业服务项目等20多个项目资助下,经过多年的技术研发和推广,突破了高精度图像识别、基于视觉伺服的精确对位、微米级多维精密调整、柔性抓取与夹持、可重构模块化装配系统技术、分布式自主控制系统技术等关键技术,获得发明专利“一种用于精密装配的柔性保护夹具”(专利号:ZL 201710744126.3)等26项,在多个领域推广应用。基于视觉伺服的精确对位、多维柔性抓取与夹持等技术处于国际先进水平。所研制的高精度、自动化装配系统中具有可自动识别装配件位置和尺寸的图像处理子系统、亚微米级控制分辨率的自动调整子系统、可夹持几种不同结构零件的柔性抓取子系统、微米级同轴对准子系统,整个系统可根据对象进行可重配置调整,可自动化大批量装配,也可实现人机协同小批量装配。目前该项技术正在向适应多品种、变批量、定制化的未来产业发展模式的柔性自动化和智能化方向发展。

○张之敬教授带领其团队长期指导服务滕州市高端装备制造业。Professor Zhang Zhijing leads his team to provide long-term guidance and services for high-end equipment manufacturing in Tengzhou.

Professor Zhang Zhijing led his team to provide longterm guidance and services for Tengzhou High-end Equipment Manufacturing Industry, gave full play to the scientific and technological achievements made by the team in fields of high-tech technologies such as “precision ultra-precision micro composite machining technology,intelligent assembly and detection technology”, leading the transformation of the old and new kinetic energy in the machinery and machine tool industry in Tengzhou city, realized the industrial upgrading, and made an outstanding contributions.

In May 2012, unexpectedly,Shandong Lunan Machine Tool Co., Ltd.Cooperated with Prof. Zhang Zhijing to carry out the research and development of the “CXWK-1 lathe-milling complex machining center” project. Professor Zhang’s team was affected by the serious and professional attitude of Lunan Machine Tool Co., Ltd and the excellent industrial foundation of Tengzhou,and both parties worked closely on a number of research and development achievements; in particular, the complex machining center of ultra-precision micro-small-size turning and milling has been successfully trial-produced in Lunan Machine Tools, representing the successful transformation of the first achievements of “Precision/ultraprecision micro and small-sized turning and milling compound processing technology” in Tengzhou by the team of Prof. Zhang Zhijing.

人物名片

张之敬,北京理工大学机械与车辆学院教授、博士研究生导师,国防科技工业复杂微细结构加工技术创新中心主任,航空宇航制造工程二级学科责任教授,北京理工大学师德标兵,中国机械工程学会精密装配技术专业委员会主任、装备发展部先进制造技术专家,国家安全重大基础研究(国防973)计划项目首席科学家。长期在机械制造及其自动化、航空宇航制造工程、机械电子工程等学科领域从事精密数控加工设备与工艺、精密微细结构与系统装配、监控检测与故障诊断等方向的理论和技术研究,取得高转速精密数控微小型车铣复合加工工艺与装备技术、人机协同与柔性自动化装配系统技术、基于制造特征的精密装配仿真技术等多项具有完全自主知识产权的创新性成果,并在航天、航空、兵器、机床、电子等领域得到较为广泛的应用。

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