我国还有30多亿平方米的新建建筑和超过480亿平方米的既有建筑需要用到门窗和幕墙,效率低、精度低是造成我国门窗和幕墙成本高、美观性差、密封性差的重要原因。
2015年以来,该项目通过借鉴国外先进技术、分析国内设备特点、了解国内需求的前提下,开展针对铝门窗锯削加工设备整体方案、锯削刀具的研究,并不断进行方案优化,并根据设计方案设计控制系统,建成了国内首台高效、精密的铝门窗锯削加工装备,取得了锯削加工装备、锯削刀具、智能锯削控制系统关键技术的重大突破。创新点如下:
1.创新提出了铝门窗高效智能精密锯削加工装备创成式精准设计方法,解决了高精密铝门窗锯削加工装备的创新设计、精度分析与分配、数值建模与优化等问题。通过误差建模,对关键部件进行了精度分配,给定铝合金门窗锯削精度为100μm,定位精度为50μm。通过整机动态性能评价,优选方案,研制了LJRJ-CNC-500x7000铝门窗高效智能精密锯削加工装备实体样机。
2.率先研发了锯削刀具设计与制造关键技术及其冷却润滑系统,基于锯削刀具与铝门窗锯削的作用机理,设计并建立了新型锯削刀具的三维模型。使下料精度可达100μm,减少切屑40%以上降低了企业生产成本;并优化消音槽结构与位置分布,降低锯削噪音,可达到60分贝以下。通过高速、微量、雾化的锯削刀具冷却、润滑,实现全天候无间断连续锯削,无须切削液过滤回收,不会产生废气、废液,实现绿色锯削。
3. 基于开放式数控系统,构建智能锯削控制系统,实现人机的远程通讯和控制。采用齿轮齿条传动方式,加上磁栅尺全程实时误差补偿,实现送料进给速度为60m/min的情况下,保持进给定位精度小于50μm,刀具垂直运行速度可达20m/min。设备自动完成上料、定位、夹紧、切割、出料;能根据不同门窗尺寸和型材尺寸实现优化排料,效率提高3-5倍。
该成果申报发明专利16项,其中授权11项。本项目成果附加值高,已在多家企业推广应用,近3年,新增产值51135.2万元,新增利税8693.0万元,经济效益重大。大幅提高了铝门窗生产效率、减少了铝材的浪费、提高了铝门窗加工质量,大大提高了企业的经济效益、提高了企业知名度,社会效益显著。
本项目大幅度提升了铝门窗高效智能精密锯削加工装备研发的技术水平,降低成本的同时提高了铝门窗的密封性,从而提高人们的使用舒适度。显著地促进了铝门窗锯削加工行业的科技进步,对于具有极大市场需求的相关高新技术产业化,推动产业结构调整和优化升级,提高我国企业的竞争力,有着重要的意义。