2014年中国机械工业最高奖：北二机床突破内燃机关键技术

钢板叶轮

近日，北京第二机床厂（北二机床）研发的曲轴磨削装备荣获2014年度国家机械工业最高科技大奖——中国机械工业科学技术奖特等奖。曲轴是活塞式内燃机的关键部件，曲轴的旋转是整个机械系统的动力源。上述成果意味着，我国成为继英、德、日本之后，第四个掌握随动式磨削技术及装备的国家，北二机床也成为目前国际上惟一能够提供曲轴磨削抛光完整精加工装备的机床制造商。

北二机床生产的B2-K1018“双砂轮架随动式数控曲轴磨床”

据中国工业报报道，北二机床研发的“曲轴柔性、精密、高效磨削加工关键技术与成套装备”项目荣获2014年度国家机械工业最高科技大奖——中国机械工业科学技术奖特等奖，这不仅是我国机床工具行业第一次而且也是北京市企业第一次获此殊荣。

北二机床除了突破关键技术，还与清华大学等相关高校企业,开展了项目产品的数字化设计、机床结构分析及优化、加工状态监控与信息管理技术等技术研究工作，最终使磨削效率相对于传统的偏心夹具式曲轴磨床提高了4倍。

曲轴是发动机的主要旋转机件，装上连杆后，可承接活塞的上下（往复）运动变成循环（旋转）运动。曲轴的旋转是发动机的动力源。也是整个机械系统的源动力。曲轴轴颈的圆度误差直接影响着发动机的配合精度、旋转精度、摩擦、振动和噪声，伴随着汽车工业的发展，对曲轴的制造精度、效率和质量提出了更高的要求。

曲轴工作原理

曲轴实物图

据该项目负责人北二机床总经理王波介绍：“项目组七年磨一剑，针对曲轴精密、高效的磨削要求，通过技术创新，成功开发出了曲轴精加工敏捷生产线成套装备，并形成了从曲轴随动式（切点跟踪）磨削的相关理论、方法、工艺、功能部件、整机制造到应用的完整技术体系，实现了曲轴非圆磨削成套装备技术研发和应用的重大突破。”

该项目通过采用基于非圆磨削原理的双砂轮架随动式（切点跟踪）磨削技术、六轴同步插补联动磨削技术，实现一次装夹双砂轮同步磨削曲轴连杆颈和主轴颈，将传统的曲轴磨削7道工序优化为4道或5道工序；成功研发出具有敏捷柔性特征的曲轴磨削生产线总体布局技术、随动式（切点跟踪）磨削技术、智能化无编程专家系统、连杆颈相位数字化自动测量识别技术、曲轴随动同步切磨纵磨技术、曲轴品种的智能识别与敏捷换型技术、超精密抛光、机床几何误差及磨削圆度与尺寸误差补偿、微进给传动与高响应驱动等关键技术。同时北二机床与清华大学等相关高校企业，还共同开展了项目产品的数字化设计、机床结构分析及优化、动静态精度测试、可靠性提升、生产线加工过程与工艺参数优化、加工状态监控与信息管理技术等技术研究工作。项目获得国家授权发明专利10项，授权实用新型专利3项。

该成套装备能够满足汽车、船舶等各类内燃机曲轴加工要求，对于推动我国内燃机等相关领域技术与产业发展，提供了有力的工艺装备支撑。项目成果鉴定意见为：“该成果综合技术达到同类技术国际先进水平，其中随动式（切点跟踪）磨削机床达到同类产品国际领先水平；实现了曲轴非圆磨削成套装备技术研发和应用重大突破”。

项目开发的以“数控随动式（切点跟踪）曲轴磨床”为核心的“曲轴柔性、精密、高效磨削加工成套装备”，该整套装备包括：双砂轮架数控随动式（切点跟踪）曲轴磨床、数控曲轴止推面磨床、数控曲轴轴端磨床（法兰端磨削）、数控曲轴轴端磨床（皮带轮端磨削）、数控曲轴抛光机等产品。北二机床同时也具备了提供全自动上下料、自动加工、自动物流、自动检测、MES信息化管理为特征的智能化曲轴生产线的成线集成配套能力。

项目创建的技术体系还可以推广到汽车凸轮轴、机器人偏心轴等领域的非圆精密高效磨削加工。在此技术基础上，北二机床又成功开发出了数控凸轮轴磨床、带有非圆磨削功能的数控柔性复合磨床和面向工业机器人RV减速器的数控偏心轴磨床。项目成果已成功应用于汽车、船舶、内燃机车、军工、工业机器人、空调冰箱压缩机等不同行业。

曲轴磨削成套装备的研制成功，使我国成为继英、德、日本之后，第四个掌握随动式磨削技术及装备的国家，北二机床也成为目前国际上惟一能够提供曲轴磨削抛光完整精加工装备的机床制造商。减缓了发达国家对我国的技术制约，节省了设备投资，确保我国汽车、船舶、军工、工业机器人等行业磨削成套装备不受制于人，为国家经济安全做出了贡献，其技术幅射作用必将带动机床、汽车、船舶、军工、工业机器人等产业的技术进步和发展。