[00977778]精细智能数控等离子切割装置

该项目所属学科为数控技术，相关学科为电力电子技术和数字控制机床。等离子切割装置包括机械和电控两大部分，机械部分包括：机床、割炬及其调节机构、气源、冷却系统等，电控部分又包括等离子电源、计算机数字控制系统(CNC)和套料软件、伺服驱动器、割炬调高器、引弧箱和通信系统等重要部件，是一个集成功率流、信息流和控制流的复杂系统，属于机电一体化重大装备，技术含量高，涉及学科广，反映一个国家的综合科技实力。由上可见，等离子切割装置涉及的核心部件多，技术含量高，故长期以来国内制造商只能生产附加值不高的机械部分，而附加值高的电气控制系统，特别是基于总线通讯的一体化电控系统(性能更优)更是国外品牌的天下，国内一直处于空白状态。为了改变这一被动局面，研发团队与知名企业进行合作，从切割装置的数控系统研发作为突破口，经过十余年的攻关，已全部掌握了等离子切割装置的核心技术，特别是基于总线通讯的一体化成套电控系统等关键技术。在研发等离子切割装置期间，三个主要完成单位应用和授权发明专利、软件著作权共31项(其中核心发明专利9项、软件著作权1项、外围发明专利21项)和实用新型专利40项，另有多项发明专利和软件著作权在受理中。项目创新性主要体现在智能化、精细切割、数字控制、总线一体化成套电气控制系统等方面，具体如下：综合多项关键技术的精细等离子电源，如部分斩波的三相PWM整流器和软上电技术、两级交错并联模块化BUCK型DC-DC变换器、储能电感直接功率控制技术等；紧凑轻量等离子割炬的自动坡口切割装置、钻铣切工作平台可分开设置的平移式数控钻切交换工作平台；综合智能套料软件的先进切割机数控系统，如切割速度“光滑平顺”的前瞻性速度规划算法、实现参数化“傻瓜”编成功能的82个图形库，具有割缝补偿、多种工艺混合编程(喷粉、切割、冲打等一次完成)等功能；切割效率提高10-15%，节省钢材和耗材2%左右；基于ECAN总线通讯的一体化成套电控系统，将电气控制系统各核心电控部件和重要配件进行网络一体化控制，更好地实现多个部件的协调控制，有效地提高了响应速度、智能化程度和切割质量。主要技术指标为：输出电流260A，电流控制误差≤2%，电流纹波系数≤5%；暂载率为100%(可连续工作)；切割厚度为0.5-64mm；切口方形度(垂直度)1.5-2.5度；切口宽度、表面粗糙度、热影响区宽度、挂渣量等质量指标达到了国外标杆产品(美国海宝)的性能。该项目的研发和产业化带来了显著的经济和社会效益，先期推出的切割装置数控系统和调高器等重要部件已在行业内推广百余家，后期完成的等离子电源和总线一体化电气控制系统，也已完成小批量生产和推广。近三年来，已实现直接新增销售额超过1亿元和新增直接利润1700余万元(仅2家申报单位的统计)。应用单位新增销售额近2亿元，新增利润2700余万元(核心用户的统计数字)。另外，核心技术的掌握，既解决了中国等离子切割设备核心部件依赖进口的被动局面，又可带动机械制造、电力电子等学科及上下游产业的发展，将有力地推动行业的科技进步。