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发表于 2012-4-4 21:59:20
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来自: 中国天津
那我就贴出这个好帖了,请楼主不要怪罪我哦~ 2 U0 P2 m3 n6 c4 m/ e( T" s% u
我国数控机床技术离世界先进水平有多远
' T/ y* G- m! ^近年来,我国数控机床产品的快速发展引起国内外关注。其中,多轴、调整、复合型数控机床格外引人注目。 ! o" W+ I$ v( `! j* u8 y
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一、五轴(及以上)联动数控机床
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五轴(及以上)联动数控机床是现代国防工业急需的战略性装备,也是制造现代模具的基础装备,一直被西方某些大国列为对我禁运的战略物资。1999年,江苏多棱机床公司率先推出我国第一台五轴联动龙门加工中心。接着,北京第一机床厂于2000年,桂林机床厂于2001年,济南第二机床厂、上海重型机床厂于2002年相继推出五轴联动龙门镗铣/加工中心。
; C+ J( |3 x4 C' M, w 同时,北京机电研究院、四川长征机床厂也推出五轴联动数控铣。天津第一机床厂、重庆机床厂、南京第二机床厂、秦川机床厂先后推出多轴联动数控齿轮机床。昆明机床厂与清华大学合作、天津第一机床厂与天津大学合作、哈尔滨量具刃具厂与哈尔滨工业大学合作、大连机床厂与清华大学合作,先后推出五轴(及以上)联动虚拟机床。在五轴(及以上)联动数控机床的开发上,近年来我国形成了长江后浪推前浪之势。上述产品开发中,有两项关键技术值得注意。
0 j; f+ W( H# B) c5 H1 E; A 1.万能自动镗铣头
& i1 Q; v' h; _+ o- u% H) j. M' ? 万能自动镗铣头在五轴数控机床中是第一关键部件,也是五轴数控机床制造企业市场竞争的焦点之一。在有些国外厂商的产品售价中,万能自动镗铣头占有高达30%的比率,因而国际合作开发难度较大。 ) R$ y7 Z3 r. x1 }
万能自动镗铣头可分为万能式镗铣头和摆动式镗铣头。在用于五轴联动时,要求双回转轴(A/B或A/C)都有联动功能。如用于多(或五)面加工,只能采用有级分度的万能式镗铣头,不需要联动(即3+2轴加工方式)。
) V$ h! }4 ?, t, T0 c; K8 @: d5 l4 P 世纪之交,5家五轴联动龙门镗铣/加工中心研制企业,先后开发出具有80年代国际水平的万能自动镗铣头。包括万能式自动镗铣头、摆角式自动镗铣头。其中的复杂、高精、高刚壳体,精密弧齿锥齿轮副,精密蜗轮副,精密细齿鼠牙盘,精密分度夹紧等关键零件设计制造技术,以及回转轴闭环技术等都有突破。桂林机床厂已有10台在用户中使用。 . u) _/ \; O3 I" Y
目前的问题是,精度、性能(特别是高速、重载性能)与国际先进水平还有差距。国际万能自动镗铣头转角分度定位精度/重复定位精度为10arc.sec/5arc.sec(VDI标准),高速、重载性能优越,并且技术仍在不断发展。如美国cincinnaty公司在IMTS2000上展出了虚拟轴万能自动镗铣头,结构更简单,更适于安置电主轴。意大利FPT公司万能自动镗铣头可细分为360°×0.01°。
$ F/ P9 T, C. l3 w5 w 2.换头技术
! d& Q* E; k7 Q 为满足现代模具、飞机结构件高速加工需要,上述5台五轴龙门铣/加工中心,全部配有高速电主轴。转速10000~16000rpm。 ( r8 \" n# g4 I& M: d
由于在模具加工中,五轴铣削只占3%~5%,高速主轴的使用率也只有5%左右,故五轴联动龙门式、落地式镗铣床/加工中心必须具有换头技术。而且,在拥有换头技术后,可成为五轴--多(或五)面龙门式、落地式镗铣床/加工中心。机床的工艺范围大大扩大,使用率大大提高。国际先进企业都有自动换头技术。北京第一机床厂、济南第二机床厂引进德国、法国著名企业自动换头技术,具有先进水平。江苏多棱机床公司、上海重型机床厂自行开发了换头技术,但属于刚刚起步阶段。 ' F1 I. `2 r9 S- j5 @5 q0 j
换头技术除要求定位准确外,还要求快速、简洁。国际先进企业自动换头技术大都有一些独到之处。意大利JOBS公司还开发了插入式主轴更换系统,用换轴代替换头,更快速、简洁。
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+ S1 m; p6 H3 B) C" U% {二、快速发展的高速机床
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1 A* ^+ S" K) Z) H0 J! I' Y 为适应市场对调整加工设备的需求,目前我国能够生产高速切削机床的企业已有约20家,大部分以引进技术为主,基本上是调整加工中心。主轴转速10000~40000r/min,快移速度30~60m/min,加速度0.5~1G,换刀时间在1.5~2s左右(T-T)。其中,已有达到国际一流水平的产品。如:大连机床公司与德国阿亨(Aachen)大学共同研发的DHSC500高速加工中心,相当国际90年代后期水平。其主要特点如下:
2 D9 e% i7 R. ]5 [$ K/ @ 采用国际流行的箱中箱结构。为增强X轴送进时的刚性(这时移动惯量高达1吨),在运动箱上、下配置了双伺服电机同步驱动(双反馈);电主轴采用德国GMN公司名牌产品,油加气润滑,转速18000r/min;回转工作台采用内装转台伺服电机(B轴);闭环控制,整机四轴联动;全闭环,采用绝对型光栅尺,即使在断电后也可识别所在位置;四托盘自动交换,可多工件、夹具工作;具有较高精度。定位精度/重复定位精度:±5μm/±3μm(VDI标准);快移速度62m/min;加速度1G,属国际先进水平。
7 |! i& ?/ M; z$ | 另外,还有南京四开公司研制的直线电机驱动数控车床,在高速加工一种钎具行业的非圆截面异型螺纹时,最大加速度达到4~5G,最大进给速度超过了100m/min。凿岩机与钎杆的连接螺纹为异型螺纹,不能采用通常的成型车刀加工,一般采用液压仿形车床,用靠模及尖刀加工,精度差且效率低,靠模的制造也比较困难。这台数控直线电机车床加工时,X轴用直线电机代替靠模快速往复运动,Z轴及主轴联动(也可以采用随动方式)。综合运动空间关系由程序控制,螺纹轮廓完全数字化,是一种数字化螺纹加工方式,用尖刀像车外圆一样一刀完成,速度快,精度高,表面质量好。
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i2 t: q; x$ A, e8 V a三、复合化数控机床
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上述五轴多面龙门加工中心,同时也是复合化数控机床的典型事例。此外,还有值得称道的代表。如:
! l- ~% c' B% {, G& A 沈阳机床股份有限公司开发的五轴车铣中心。刀库容量16,数控系统:Siemens840D,可控X、Y、Z、B、C五个轴,具有车削中心加铣削中心的特点。 1 b+ q- O& E5 `4 @& d0 K# H
沈阳第一机床厂、齐齐哈尔第一机床厂开发的立式车削中心,配有刀库,能在一次装夹情况下,完成车削、铣削、钻孔、攻丝等工序。保证加工精度,减少辅助时间,提高生产效率。 2 s: Z6 g: X+ E: m1 _$ R
上海重型机床厂开发的双主轴倒顺式立式车削中心,第一主轴正置,第二主轴倒置。主轴具有C轴功能,采用12工位动力刀架,具有自动上下料装置和全封闭等多道防护装置,可一次上料完成零件的正反面加工,包括车削、镗孔、钻孔、攻丝等多道工序。适用于大批量轮毂、盘类零件加工。
7 O2 i' q) I( ]5 p 江苏金方圆公司开发的数控冲床--激光复合机,是由数控液压转塔冲床和数控激光切割机床复合而成。一次装卡完成冲孔、激光切割工艺,且属高速型,最高冲孔频率800/1000SPM。 9 P9 |$ |$ U; f L) r. z5 q& R9 ]
6 _! O- P7 F) {9 S6 g5 Q4 @3 }# @四、我国数控机床技术与世界先进水平的差距
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首先是精度普遍不够。只有少数几种产品达到欧洲标准定位精度。精度差距只是表面现象。其实质是基础技术差距的反映。如普遍未进行有限元分析,未做动刚度试验;大多未采用定位精度软件补偿技术、温度变形补偿技术、高速主轴系统的动平衡技术等。
# Q% y. R+ c# ^ 其次,基础材料开发方面的差距,未普及高强度密烘铸铁,在欧美已有一批先进产品采用聚合物混凝土,我国则还是空白。
7 {. G4 J" K& a0 [: ^* Z 再次,高动、静刚度主机结构和整机性能开发的差距,高速机床主机结构设计方向是增强刚性和减轻移动部件重量,如国际普遍采用龙门式、框式、O型整体结构,箱中箱式结构,L型床身,三轴移动移出机身,侧挂箱式卧式加工中心等。我们则大多未开发。
" }/ V$ S3 S( A 还有一重要差距就是应用技术差距。如国外已开始普及的远程服务技术,我们尚待开发;交钥匙工程----从机床选择、工艺装备(刀、夹、附、检具)配置与提供到切削用量的确定,尚待开发;展出的高速机床,普遍不能做硬切削、干切削表演,高速切削机理及切削数据库的研究我国近乎空白;不能提供高速切削软件包,等等。 ! h: u! Y9 M1 @
当然,关键配套件,特别是新兴配套件差距较大。如电主轴、高速滚珠丝杠副、直线电机、高速高精全数字式数控系统、高精度高频响的位置检测系统等。
* S% d& w I5 i5 ~! `( X6 Y( @5 U 任重道远,要赶上国际先进水平,我们还要不断提高产品开发能力。 |
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