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【非凡十年】“小兵”的黄金年代——险峰公司工艺师王晓兵研究数控在线检测10年记
发布时间:2022 年10月09 日 来源:航天三江 险峰公司

若问王晓兵这十年干了啥?就四个字:在线检测。

从2008年初步涉及,2009至2010年进行尝试,到2011年明确提出,再到2012年正式立项,他在数控在线检测的道路上越走越坚定,越来越深入。

从0到1:在线检测

“在线检测”即数控机床在机测量,是相对于用三坐标测量仪等仪器进行离线测量而言的。

2008年,王晓兵在研究数控加工的过程中,认识了中国首个测头的制造者,测头专家华玉亮。在他的指导下,王晓兵对工件测头的认识突飞猛进,解决现场问题也有了全新的视野。当时,公司刚好要加工一批大型薄壁、深盲孔零件,加工过程中要依赖于传统的卡尺测长、声波测厚等方法得到半成品或者成品在工位上的加工质量,终检则是将工件移动到三坐标测量室进行。离线测量过程中大型零件的运输、装夹不仅耗时费力,且测量后的二次装夹、补偿加工会造成误差累积,存在严重质量隐患。公司亟需更为高效的检测手段,王晓兵和同事决定开展《数控机床增效技术工程化应用与推进研究》工艺攻关。

2012年,在数控增效项目评审专家的推荐下,他所在团队申报的《数控加工在线测量及自适应调整技术应用研究项目》获得国防科工局技术基础“十二五”科研项目立项,并得到国家财政160万元的资金支持。

有了政策和资金扶持,王晓兵一头扎进“在线检测”的海洋,查资料、编程序、跑现场。为了一项项试验数据,他常常忘了时间、忘了饥饿、忘了老婆交待的家务事。历经三年,他开发出首个基于数控设备自身系统,以测头检测原理、数控系统数据结构及算法、宏程序应用等为基础的,集加工、测量为一体的在线检测及自适应加工软件。此软件通过数控系统自身运算可实现边加工边调整,确保零件加工精度;同时可提供实时数据分析,为工艺改进、质量问题追溯提供依据;在进口软件的基础上,还增加了铣床立体检测、车床复杂特征在线检测等实用功能。他据此编写的航天标准《数控设备工件测头应用准则》得到国家资金支持,撰写的论文《大型深盲孔加工及精密检测工艺创新》获湖北省职工技术创新成果二等奖,并收获专利13项。

从1到 2:非接触式在线检测

如何让专利转化为“红利”?专利只有用起来才能发挥它的最大价值。2016年,王晓兵和同事申报的《面向数字化车间的在线检测与智能制造集成技术推广应用》入选国防科工局技术基础科研“十三五”项目,得到210万元资金支持。他所在团队在前期在线检测与自适应加工一体化技术的基础上,对13项核心专利进行整理、归纳,结合当前制造业快速增长的智能化改造需求,深入开展专利成果的转化应用工作。经过一段时间的摸索,项目组实现了质量检测数据管理与智能化加工的无缝集成,使公司一批典型零件的数控加工精度从0.1mm提高到0.02mm,加工效率提高20%。该项目获评“中国好技术”,其加工及在线检测装置获得国家专利局专利授权,要求在国防科技工业领域推广应用。

他和同事在赴中船471厂、中原特钢等单位进行项目推广的过程中,发现在大型零件螺旋桨的加工中,(接触式测头)在线测量时需对单点进行反复碰触,效率低且易受到零件结构的限制。如果有非接触式的测头就好了。

经过查询,项目组发现“非接触式数控在机测量”方法世界上还没有。2016年,经过讨论,项目组当即决定向“非接触式在机测量”进军,由华中科大李文龙教授负责测量软件部分,王晓兵负责数控机床的改造及宏程序编写。2017年,项目成功入住科工集团“双创”产品池。有了接触式在线检测的研究基础,这次,他们很快就解决了“非接触式在机测量”研制中的种种瓶颈,于2018年在车间开始全面试用。

1+2:多种测头复合式在线检测

“接触式测头测量精度高,可达微米级,与数控机床之间的集成、通讯技术成熟,但要购置专门的检测软件,成本较高、使用繁琐;非接触式测头检测效率高、可实现快速采样,但精度低,仅适用于测量物体的形貌,对绝对尺寸的测量效果不佳。如果两者能结合起来,扬长避短就好了。”2019年,王晓兵又大胆提出了“多种测头复合式在机测量”。

一年后,《多种测头复合式在机测量及智能化加工系统研究》获科工集团批复,下拨经费支持。王晓兵立马全身心投入。那段时间,一般在路上见到他,都要叫好几遍才有回应,因为他经常在沉思中。他是“敏于行而讷于言”的典型代表。攻关期间,面对新技术,经常出现他说不清或别人听不懂的情况,执拗的他就整夜整夜地在现场指导。为了进行项目试验,工业区设备紧张,他就跑到产业园区干;孝感找不到设备,他就跑到宜昌找大型数控机床。了解他的父亲为了不打扰他,连出车祸都不让告诉他。在项目结题前夕,尽管他每天晚上都回家住,但由于早出晚归,母亲却以为他还在出差。

经过1000多个日日夜夜的努力,2022年,项目组实现了接触式测头与激光(非接触式)测头的快速转换,开发出了可将数据进行融合分析的软硬件系统,实现了数控机床智能化复合式在线检测。一大型零件在使用该技术后,单件加工用时从72小时降至60小时,单件节约加工费14.4万元,年度保守估计可节省加工成本500万元以上。仅项目中涉及的“激光测头自动换刀方案”一项,他就申报了4项国家专利。今年8月,该项目又成为湖北省知识产权局批复立项的10个专利导航项目之一。项目作为数字化工艺设计、数控加工、质量检测综合自动化集成技术,可广泛应用于机械制造行业,实现制造装备的自动化加工,提升行业质量控制水平。数控机床在线检测既是构建数字化车间的基础支撑,也是实现智能制造的重要途径。

工作30多年来,这10年是王晓兵成果最丰的10年,先后荣获航天三江和孝感市科技进步奖、湖北省创新成果奖数项,收获专利40多项。成绩的取得既离不开他个人的努力,也离不开公司和上级部门的鼓励,更得益于国家政策的支持。可以说是时代成就了他,反过来他也用优异的成绩回馈了时代。(图文/张玉莲)

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