China hat High-End-Werkzeugmaschinen mit einer Genauigkeit von 4 μm, einer wiederholbaren Positionierung von 2 μm und einer Bewegungsbeschleunigung von 2 G hergestellt!

China hat High-End-Werkzeugmaschinen mit einer Genauigkeit von 4 μm, einer wiederholbaren Positionierung von 2 μm und einer Bewegungsbeschleunigung von 2 G hergestellt!
Wenn wir exquisite und dünne Mobiltelefone in der Hand haben, wenn wir schnelle und bequeme Hochgeschwindigkeitszüge und Flugzeuge nehmen, verbinden wir diese alltäglichen Lebensszenen selten mit der Werkzeugmaschinenindustrie. Tatsache ist jedoch, dass Werkzeugmaschinen, die „Maschine zur Herstellung von Maschinen“, auch die „wichtige Waffe des Landes“ im Zusammenhang mit der Verbesserung der umfassenden nationalen Stärke sind.
Obwohl Chinas Werkzeugmaschinenindustrie weiterhin wächst, kommt es dennoch zu zahlreichen Schwierigkeiten, wie z. B. der Verschärfung der internationalen Technologieblockade und Engpässen bei unabhängiger Forschung und Entwicklung. Vor allem High-End-Werkzeugmaschinen in wichtigen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt werden immer noch von anderen kontrolliert. Die Entwicklung der Branche steht vor dem Problem „groß, aber nicht stark“. "Dilemma.
Die Entwicklung eigener High-End-Werkzeugmaschinen für Chinesen ist zu einem dringenden „Thema der Zeit“ geworden, das angegangen werden muss.
Auf der kürzlich stattgefundenen China (Peking) International Machine Tool Exhibition (CIMT2021) erregte das gemeinsam von der University of Shanghai for Science and Technology (im Folgenden als SIMT bezeichnet) und der Qinchuan Machine Tool Group entwickelte „High-Speed ​​Vertical Five-Axis Machining Center VMC40U“ bereits bei seiner Vorstellung Aufmerksamkeit. erregte die Aufmerksamkeit der Branche. Dieses Schul-Unternehmens-Team, bestehend aus Lehrern des Shanghai Polytechnic und Qinchuan-Ingenieuren, brauchte nur zwei Jahre, um inländische Werkzeugmaschinen umzugestalten und das technische Niveau ähnlicher internationaler Werkzeugmaschinen einzuholen und zu übertreffen. Dieser „Breakout-Kampf“ erweckte das heimische Fertigungspotenzial traditioneller Industrien.
Seien Sie ein neuer „Trendmaker“ in der Werkzeugmaschinenbranche
Die technische Lücke zwischen den vorhandenen hochpräzisen Werkzeugmaschinen in China ist nicht groß. Eine hochpräzise Fertigung kann nur durch eine Erhöhung des Gewichts erreicht werden. Allerdings erfordern Hochgeschwindigkeits-Werkzeugmaschinen ein geringes Gewicht der Werkzeugmaschinenstruktur, was zu Unfällen während des Hochgeschwindigkeitsbetriebs führen kann. Vibration, hohe Genauigkeit kann nicht erreicht werden. Daher ist es schwierig, sowohl den Hochpräzisions- als auch den Hochgeschwindigkeitsmodus gleichzeitig zu erfüllen.
Yan Jianbo, Sekretär des Parteikomitees und Vorsitzender der Qinchuan-Gruppe, sagte einmal, wenn sich Werkzeugmaschinen anschaulich in einem Satz beschreiben lassen, dann so: Aus der Ferne sind sie mechanische Produkte, aus der Nähe sind sie Kunsthandwerk, und wenn man genau hinschaut, verbergen sich dahinter Mathematik, Physik, Chemie usw. Anwendung grundlegender Fächer. Beispielsweise haben die thermischen Eigenschaften von CNC-Werkzeugmaschinen einen wichtigen Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit. Die thermischen Eigenschaften erfordern hierbei Kenntnisse der Physik.
„Werkzeugmaschinen im Luft- und Raumfahrtbereich können nur auf Importe angewiesen sein. Vor zwei Jahren wollten wir von einem deutschen Unternehmen einen ‚Rundtisch‘ für Werkzeugmaschinen kaufen, wurden aber direkt abgelehnt.“ Der für dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt verantwortliche Teamleiter, Professor Li Haolin von der School of Mechanical Engineering des Shanghai Polytechnic Institute, sagte: „Das hat auch unseren Kampfgeist geweckt. Wir müssen selbst eines bauen und dürfen nicht länger in die Gesichter anderer Leute schauen.“ Zufälligerweise zielte die Qinchuan Group damals auch darauf ab, Dienstleistungen für die Luftfahrtindustrie anzubieten. Bei „Hochpräzisionswerkzeugmaschinen“ geht es nicht um Quantität, sondern darum, die besten Werkzeugmaschinen der Welt herzustellen. Also verstanden sich das Shanghai Polytechnic-Team und die Qinchuan-Ingenieure und begannen mit der Forschung und Entwicklung.

Professor Li Haolin leitete die Experimente des Teams. Foto mit freundlicher Genehmigung des Interviewpartners
Auch der Forschungs- und Entwicklungsprozess ist aus Sicht von Professor Li Haolin eine Selbstverständlichkeit. Die Shanghai University of Science and Technology ist gut in Design sowie Forschung und Entwicklung, während Qin Chuan sich in Fertigung und Montage auskennt. Am Ende wurde das von ihnen entwickelte „Hochgeschwindigkeits-Vertikal-Fünf-Achsen-Bearbeitungszentrum VMC40U“ zur ersten High-End-CNC-Werkzeugmaschine meines Landes mit einer Bewegungsbeschleunigung von 2G und einer Positionierungsgenauigkeit von 4 Mikrometern und einer wiederholbaren Positionierungsgenauigkeit von 2 Mikrometern. In Bezug auf Genauigkeit und technische Hochgeschwindigkeitsindikatoren haben alle Weltklasseniveau erreicht, und dieses Forschungs- und Entwicklungsteam für die Zusammenarbeit zwischen Schule und Unternehmen wird auch zu einem neuen „Trendmacher“ in der Werkzeugmaschinenindustrie werden.
Erfolg kommt von der „logischen Methode“, die immer wieder verfeinert wurde
„Größere bauliche Veränderungen an Werkzeugmaschinen müssen mit Vorsicht durchgeführt werden.“ Dies ist eine „ungeschriebene“ Regel in der Werkzeugmaschinenindustrie. Aus Unternehmenssicht kann ein Satz von Formen leicht Hunderttausende kosten, und wenn er an Universitäten übergeben wird, die „keine praktische Erfahrung“ zum Forschen und Umwandeln haben, sind die Kosten für Versuch und Irrtum zu hoch. Universitäten, die sich mit wissenschaftlichen Forschungsmethoden auskennen, haben jedoch keinen Ort, um Experimente durchzuführen, um ihre Methodik zu beweisen, und sie können nur auf dem Papier sprechen. Dies ist zu einem der Hindernisse für die Zusammenarbeit zwischen Schule, Unternehmen, Industrie, Universität und Forschung geworden.
Im Jahr 2015 mussten mehr als 1.000 Werkzeugmaschinen der Shenyang Machine Tool Group dringend Vibrationsprobleme lösen. Der Gruppenvorsitzende Guan Xiyou wandte sich an die Shanghai University of Science and Technology. Nach drei Monaten des Testens und Modifizierens von Werkzeugmaschinen konnte das Team von Professor Li Haolin das Vibrationsproblem der Werkzeugmaschine effektiv lösen. Seit dieser Zusammenarbeit haben die beiden Parteien einen Konsens über die weitere Zusammenarbeit erzielt und gemeinsam das gemeinsame Labor für intelligente Werkzeugmaschinen der Shenyang Machine Tool-University of Shanghai for Science and Technology i5 gegründet. Die Shenyang Machine Tool Group schickte direkt ein Team von Ingenieuren zur „Station“ im Schullabor, und Studenten der School of Mechanical Engineering nutzten auch die Winter- und Sommerferien, um für praktische Einsätze in die Shenyang Machine Tool Factory zu gehen, was die Effizienz von Design, Forschung und Entwicklung sowie Produktion erheblich verbesserte.
Neben der Stärkung der Zusammenarbeit mit Fabriken leitete Professor Li Haolin das Team auch bei der Durchführung von Forschungen und Studien. „Die Shanghai University of Science and Technology liegt neben der Shanghai Machine Tool Factory. Früher ging ich drei- oder viermal pro Woche in die Fabrik. Auf der Fabrikstraße traf ich oft Fabrikleiter. Sie neckten mich und sagten, dass ‚Mitarbeiter der Shanghai University‘ wieder hier sind“, erinnerte sich Li Haolin mit einem Lächeln.
Darüber hinaus wird Li Haolin, wann immer er Zeit und Gelegenheit hat, auch an führenden ausländischen Forschungsinstituten wie der Universität Stuttgart in Deutschland studieren. „Nur wer sich selbst und seinen Feind kennt, kann unbesiegbar sein. Wir werden von ausländischen Teams lernen. Wenn sie Probleme mit einer bestimmten Werkzeugmaschine haben, werfen Sie einen Blick darauf. Wie sie das Problem lösen und worauf sie sich konzentrieren und worauf sie sich konzentrieren, hilft uns, Ideen zu entwickeln und mit der internationalen Ebene zu konkurrieren.“
In diesem Prozess der engen Zusammenarbeit mit Unternehmen und der ununterbrochenen Forschung und des Lernens wandelte sich das Team von Li Haolin nach und nach von der Bereitstellung technischer Dienstleistungen und technischer Beratung für Unternehmen zur Überprüfung von Konstruktionsmethoden für Werkzeugmaschinen. Nach mehrmaligem Polieren entstand schließlich ein Modell, das den Tests der Industrie standhält. Die „wissenschaftliche Methode“ hat dem auf der Ausstellung vorgestellten Projekt „Hochgeschwindigkeits-Vertikal-Fünf-Achsen-Bearbeitungszentrum VMC40U“ „Kernstärke“ verliehen.
Li Haolin sagte, dass sich das Team als Nächstes das Ziel setzen werde, „Industriestandards“ zu etablieren, um die bestehende Konstruktionsmethode für Werkzeugmaschinen zu optimieren und sie zu einem einheitlichen Referenzstandard für die heimische Werkzeugmaschinenindustrie zu machen und so die allgemeine Verbesserung der Qualität heimischer Werkzeugmaschinen zu fördern. .