近年來，我國數(shù)控機床的發(fā)展取得顯著成績。北京市高效綠色數(shù)控加工工藝及裝備工程技術研究中心已經(jīng)成為涉及高端裝備制造中的CAD/CAM/CAE技術、高效數(shù)控加工工藝及裝備技術、綠色切削加工及機床輕量化技術、制造質量及可靠性技術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研究中心（以下簡稱中心）于2014年獲得認定，依托單位為北京航空航天大學，共建單位為北京機電院機床有限公司、北京星航機電裝備有限公司。

公司在國內知名專家教授的引領帶動下，組建了一支國內******的超精密技術研發(fā)團隊，研發(fā)團隊在超精密機床的單元技術、切削機理和工藝、成套技術及應用工藝方面具備豐富的技術經(jīng)驗和實踐積累?？蔀?a href="http://rfvr.com.cn/">北京精密零件加工，北京鋁合金異型件加工制造相關產(chǎn)業(yè)提供優(yōu)質的技術服務。

突破關鍵技術

中心重點面向北京市高端數(shù)控裝備產(chǎn)業(yè)技術跨越發(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、智能化等共性關鍵技術研究、工程化應用示范、技術支持服務和人才培養(yǎng)培訓等工作。

中心學術帶頭人劉強教授說：我們希望借助中心這個平臺，推動制造裝備與工藝技術融合，促進首都制造企業(yè)高效綠色數(shù)控加工技術發(fā)展，為高端制造裝備設計制造技術及工程化應用提供支撐。

成立以來，中心突破了大型復雜構件高速加工穩(wěn)定性、高效加工切削載荷均衡化、加工過程殘余應力及加工變形預測控制等關鍵技術，解決了大型復雜構件數(shù)控加工失穩(wěn)、損傷和變形三大難題，實現(xiàn)了工程應用。

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

中心研究開發(fā)的工業(yè)機器人輔助增減材復合制造系統(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、機器人精度校準等難題，實現(xiàn)了大型鋁合金結構的快速制造，為大型金屬構件的高效、低成本快速成型奠定了應用基礎。

中心成員主持完成的科技成果跨代飛機大型復雜構件高質高效數(shù)控加工過程關鍵技術及應用，獲2017年度中國機械工業(yè)科學技術獎特等獎。

劉強介紹道，該成果出自成都飛機工業(yè)（集團）有限責任公司與中心的研發(fā)團隊，團隊針對新一代飛機大型復雜構件數(shù)控加工過程存在的加工難題，歷經(jīng)10年研究攻關，突破了關鍵技術，形成了支持新一代飛機研制的數(shù)控加工關鍵技術體系和核心能力。

北京衛(wèi)星制造廠將該技術應用于神州飛船典型關鍵構件的加工，綜合優(yōu)化后單件工時分別減少67%和63%。

北京星航機電裝備有限公司在壁板、框段、翼面、接頭等結構件加工中應用該技術，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，累計節(jié)約加工工時近2萬小時。

該技術為改進機床動力學性能提供了技術支持，有效促進了其在航空航天、車輛、機床等領域的應用。

探索產(chǎn)學研合作

雖然中心成立時間不長，但北航科研團隊從事數(shù)控加工技術研究已有年頭。劉強介紹，中心結合難加工材料加工重大需求，與星航機電、北京衛(wèi)星制造廠、北京工研精機等北京市重點企業(yè)合作，共同探索產(chǎn)學研合作模式。

中心副主任袁松梅教授帶領的團隊在典型難加工材料及結構件的銑削加工中應用綠色切削微量潤滑技術，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；自主設計研制的旋轉超聲振動加工系統(tǒng)，提出的復合材料加工工藝優(yōu)化理論、加工表面質量評價及控制方法等復合材料加工技術研究成果已應用于航天典型復合材料零件高效加工中，大大提升了加工效率，提高了加工質量，并降低了刀具磨損。

服務京津冀協(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（以機械學院為主）經(jīng)過友好協(xié)商，雙方一致同意全面深化區(qū)校合作，建立長期合作伙伴關系，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的產(chǎn)學研基地。

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智能制造相關研究方向的師生研究團隊，是一個圍繞綠色制造和智能制造領域，開展知識創(chuàng)新、實施技術轉移、匯聚創(chuàng)新人才、孵化高新企業(yè)的新型創(chuàng)新實體。

未來，該研究院將建成******級科研創(chuàng)新基地，產(chǎn)生一批行業(yè)領先的高新技術，轉移一批重大技術成果，孵化一批創(chuàng)新型高新技術企業(yè)，匯聚和培養(yǎng)一批高端創(chuàng)新型人才，成為京津冀區(qū)校合作技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)轉化的示范項目。

目前，中心研發(fā)的STEP-CNC原型數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了將T樣條引入到自由曲面加工過程。項目負責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)基本實現(xiàn)了ISO 14649標準定義的自由曲面加工策略，該功能在國際STEP-NC研究領域還鮮有報道。

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

肖文磊副教授稱，STEP-CNC技術的發(fā)展將推動智能制造的發(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孵化方向之一，其深入應用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展將推動首都經(jīng)濟社會的發(fā)展。