2022先进会员（创新十佳）| 武重：W099双辊轮数控强力旋压机
发布时间：2023-06-13 11:16:15
来源：中国机床工具工业协会cmtba
1.产品亮点
W099旋压机是武汉重型机床集团有限公司为用户专门制造的双辊轮强力旋压机，具有技术成熟，结构先进，旋压力大，刚性高、精度高、可靠性高及操作方便等特点。
W099采用卧式布局和双旋轮座水平对称结构，纵向旋压力70t，横向旋压力70t，尾顶推力60t，最大旋压直径2300mm，正旋长度2500mm，反旋长度4500mm。主要用于大型曲母线轴对称工件的旋压加工，可进行筒形件的正旋、反旋，并可实现错距旋压。
(资料图片仅供参考)
W099技术先进、性能稳定、精度高、效率高，已成功完成了多批次新型号高精度复杂曲母线变壁厚大型封头、大型壳体的旋压加工，加工精度达到了国际领先水平，解决了用户急需解决的瓶颈工艺装备难题。特别是研发成功的芯模母线跟踪旋压技术，实现了我国免编程智能旋压技术的突破。
2.产品特点及技术水平
（1）产品结构特点
机床采用卧式布置的形式和左、右旋轮座水平对称结构，可实现正旋、反旋的同步和错距旋压。旋轮座为开式结构，具有在床身上进行平移和角度调整及位置固定功能，以实现曲母线轴对称工件和筒形件旋压成形。
旋轮头具有可调整、固定功能，以实现不同攻角下旋压成形。
（2）产品技术创新点
①芯模母线跟踪旋压技术：发明了一种旋压机床高精度录返方法，颠覆了传统的精确找正芯模及调整旋轮座的绝对坐标控制法，创新了相对坐标控制策略，研发了专用的旋压数据采集、处理、优化、控制软件，实现了免编程智能旋压。
②旋轮座伺服油缸和静压导轨及其耦合技术：针对大推力伺服油缸高精度控制要求，研发了伺服阀和比例阀并联伺服控制系统。开发了闭式双承载止退导轨，克服了径向大旋压力的影响，解决了静压导轨重载高精度的难题。创新了一项伺服油缸-静压导轨耦合模态分析方法，实现了伺服油缸和静压导轨的有机耦合。发明了一种油缸驱动的滑枕结构。
发现了强力旋压机采用滚珠丝杆磨损快及滑动导轨动、静摩擦系数差异大，造成机床低速进给爬行及精度保持性差等关键问题，研究应用了旋轮座伺服油缸和静压导轨及其耦合技术。通过伺服油缸和静压导轨耦合，解决了大推力高精度进给技术难题，提升了机床加工精度和性能。
③大型曲母线变壁厚薄壁旋压件高精度旋压与调控技术：发明了大型曲母线变壁厚薄壁旋压件高精度旋压与调控技术。通过数字仿真确定旋轮定位、旋轮轨迹、压边圈约束参数，根据数值模拟优化设计旋压芯模，制定合理的旋轮进给比、旋压间隙和旋压偏离率等工艺参数，大型曲母线变壁厚薄壁旋压件成品率得到了质的提升。突破了大型曲母线变壁厚薄壁件的工艺技术瓶颈。
（3）技术水平
机床技术参数能满足用户要求，产品主要性能指标达到国际先进水平。
实测精度：
主轴径向跳动：0.01mm；
旋轮横向定位精度：0.03mm；
旋轮横向重复定位精度：0.02mm；
旋轮纵向定位精度：0.05mm
旋轮纵向重复定位精度：0.025mm；
尾顶座主轴径向跳动：0.01mm；
左、右旋轮同步精度±0.05mm。
主轴箱的特殊结构设计，使主轴箱轴向承载能力保证400t的条件下，主轴径向跳动达到0.01mm，优于国外先进强力旋压机精度水平。大推力伺服油缸与大承载闭式恒流静压导轨有机耦合，4个数控轴定位精度达到或优于0.02mm，位置精度达到了高档重型金属切削机床的水平。旋轮座通过3个伺服油缸、滑块、回转轴的创新设计，实现了旋轮座方位和位置的数字化自动调节，结构紧凑，操作方便，定位准确。
此外，伺服液压系统采用电子泵供油，液压油油压、流量自适应控制，噪音低、节能，贯穿了绿色环保的先进设计理念。
3.围绕该产品所开展的技术创新工作
（1）芯模母线跟踪旋压技术
本项目成功攻克芯模母线跟踪旋压技术，该系统不同于以往的常规仿形旋压、芯模复制和录返示教。是真正利用高精度传感器精确采集芯模数据，同时运用合理的算法将其运用程序生成中。在本软件中，我们采取了特殊的编程手段，结合我们的高精度路径，可以得到高精度、易修正的旋压程序。这种方法非常适用于旋压加工。
在数据处理中，结合旋压工艺的特点以及机床自身定位精度，我们通过调整采集参数，提高了采集效率。芯模母线跟踪数据计算精度已经可以保持在0.01mm以内，精度略高于机床自身的定位精度。
（2）旋轮座伺服油缸和静压导轨及其耦合技术
本旋轮座伺服油缸和静压导轨及其耦合技术研究，解决了旋轮座大承载和高精度旋压进给的难题，位置精度达到0.02mm，直径为2300mm的大型封头壁厚精度由0.5mm提高到0.15mm，成品轮廓度由10mm提高到1mm，旋压零件精度达到国际领先水平。
（3）大型曲母线变壁厚薄壁旋压件高精度旋压与调控技术
根据数值模拟结果，优化设计了旋压芯模，制定了合理的旋轮进给比、旋压间隙和旋压偏离率等工艺参数。试验结果证明：采用优化的旋压芯模和工艺参数，选用W099/70T两旋轮数控强力旋压机，能够实现大型变壁厚超高强度钢椭球封头的高精度控制，产品合格品率由原来的60%左右提高到现在的100%。
4.产品应用领域及产业化前景
W099双辊轮数控强力旋压机自投入使用以来，机床性能稳定，加工精度高，加工效率显著提高。机床可用于旋压高强度铝合金材料等零部件，能完全满足用户工艺要求，并能支撑工艺提升。
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