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秦川機床：HMC1200/5S五軸臥式加工中心

2021-1-18 來源：秦川機床工具集團股份（fèn）公司（sī）作者：-

隨著製造業水（shuǐ）平（píng）的不斷提高，各（gè）製造領域對五軸高精度加工設備的需求日益突出，在航空航天領（lǐng）域尤為明顯，而國產五（wǔ）軸臥式加工中心機床與國（guó）外相比，其精度、可靠性等方（fāng）麵還（hái）存在一定的差距，整體（tǐ）停留在中（zhōng）低端水平，高端設備（bèi）基本依賴進口。

高精（jīng）度五軸臥式加工中心設備可提高加工零件質量，縮（suō）短製（zhì）造周期，尤其在航空航天領域一些形狀複雜（zá）的異形零件的加工中更具優勢。航空航天類零件多（duō）為高溫合金、鈦合（hé）金、不鏽鋼、鋁鎂（měi）合金等，零件外形結構複雜，具有加工難度大、加工周期長等特點。鈦金（jīn）屬在加工過程中會產生較高和（hé）較集中的切削力，容易產生振動而導致切（qiē）削時出現震顫，並且在切削時還容易與（yǔ）切削刀具材料發生反應，此外它的導熱性差，切削過程會產生大量的熱，而在製造這類零件時，恰恰需要通過銑削來去除大量材料，因此（cǐ）機床的熱穩定（dìng）性及（jí）精度（dù）是（shì）此類零件成功的關鍵所在。

高精度五軸臥式加工中心的成功研製可（kě）實現我國五軸臥式加工中心設備從低端到高端，從中（zhōng）低產（chǎn）品（pǐn）到高精尖產品製造的轉變，可（kě）解決（jué）航空發動機類零件加工難度大（dà）、加工（gōng）效率低、加工質量不穩定等問（wèn）題，實現國產五（wǔ）軸臥式加工中心設（shè）備在航空發動機各類零件單批次（cì）、生產線批（pī）量化生產加工（gōng）應用，替代部分進口設（shè）備。此設備也可用於軍工、船舶、醫（yī）療（liáo）、汽車等（děng）工業領域，對提（tí）高我國機床設計製造水平和先進機械加工工藝水平具有重要意義。

秦川機床（chuáng）引進瑞典SAJO技術，結合公司（sī）的“三精（jīng）”製造優勢，研（yán）製的HMC1200/5S五軸臥式加工（gōng）中心機床（見圖1）,非常適合航空、航天（tiān）、軍（jun1）工（gōng）、能源等複雜、難加工零件的加工需（xū）要。

圖1：機床外形圖

一、HMC1200/5S五軸臥式加工中心簡介

機床采用T型結構形（xíng）式，強度高、穩定（dìng）性好。床身後部支撐立柱，立柱左右移動為X軸，最大行程2000mm。擺動頭結合（hé）在立柱上，擺動頭上下方向移動為（wéi）Y軸，最大行程1750mm。前床身上方裝有（yǒu）轉台，轉台前後方向移動為Z軸，最大行程1800mm。擺動（dòng）頭偏擺采用機械式雙齒輪消隙結構，主軸（zhóu）在（zài）Y、Z平（píng）麵內擺動為A軸，擺角範圍-100°～+60°。台麵繞（rào）中心作回（huí）轉運動為B軸，可實現±360°回轉，工作台麵采用（yòng）T型槽型式。機（jī）床配有液壓係統（tǒng），實現液壓動作的自動（dòng）控製執行。機床采用全封閉罩殼（ké）形式，以防冷卻（què）液和鐵屑飛濺。配（pèi）有自動排屑係統（tǒng）以及切削液自動循環係統，冷卻（què）循環係統用於工件（jiàn）冷卻（què）以及將工件和夾具上的鐵屑衝走（zǒu）。每一軸承組件和（hé）滾珠絲杆螺母均（jun1）有注脂孔，由中央潤滑係統自動潤滑（huá）。導軌、滾珠絲杆配有可伸縮式（shì）鋼防護罩保護不受鐵屑和冷卻液侵蝕。機床各進給軸電機全部采（cǎi）用交流伺服電機，可實現5軸聯動插補（bǔ）、刀具補償（cháng）、絲（sī）杆螺距誤差補償和測量係統誤（wù）差補償等功能。機床X、Y、Z、A、B采用全閉環控製（zhì），提高機床（chuáng）加工精度（dù）。機床總體結構如（rú）圖2所示：

圖（tú）2：機床（chuáng）總體結構圖

二、主要技術指標（見圖表）

三、主要結構特點

（1）主機部分

▲ 采用機械式擺動頭，切削（xuē）主軸有電主軸和（hé）機械式兩種類型，可滿足不同用戶的（de）加工需求。偏擺軸采用（yòng）雙齒輪消隙結構，利用秦川最擅長的齒輪加工技術，此驅動結構剛性好、扭矩大、精度高。采用氣動鉗夾係統，響應速度（dù）快，夾緊扭矩大，提高（gāo）可靠性及（jí）使用安全性。切削主軸有電主軸和機（jī）械式主軸兩種類型可選，電主軸最高轉速7000r/min，最（zuì）大扭矩700N·m；機械式主軸最（zuì）高轉速可達6000r/min，最大扭矩可達1250N·m。主軸（zhóu）剛性好，精度高（gāo），適合（hé）鈦合金（jīn）、高溫合金等材料（liào）的加工。

▲ 轉台采用秦川傳統的高精度蝸輪副（fù）製造（zào）技術，傳動比大，結構緊湊，傳動（dòng）平（píng）穩，剛性（xìng）好，精度高，回轉精度（dù）8＂以內。

▲ 刀庫采用桁架式伺服換刀小車單元，可（kě）以隨最終的主軸加工位置進行任意位置換刀，換刀速度快，效率高。

▲ 機床（chuáng）采用T型結構形式，提高剛度及穩定（dìng）性（xìng），可（kě）以很方便（biàn）提供工作托盤交換方式（shì）及相關（guān）配置，組成柔性製造單元和自動化生產線。

▲ 可（kě）配置大型刀庫管理係統（200把（bǎ）刀）。

▲ 進給軸采用高精度滾動直線導軌，采用伺服電機驅動，可實現無間隙、高靈（líng）敏度（dù）直（zhí）線運（yùn）動。

▲ 采用高精度滾珠絲杠,傳動精度高，壽命長。

▲ 機床（chuáng）主（zhǔ）要支撐（chēng）部分采用高精密軸承，精度高，使用壽命長。

▲ 具備工件（jiàn）自動測（cè）量（選配）。

▲ 具備激光機內對刀（dāo）儀，兼具斷刀檢測（選配）。

▲ 具備刀庫管理，集成RFID讀寫裝置，能夠將刀具數據寫入數控係統（tǒng）刀具內存（cún）（選配）。

▲ 具備自適應加工（選配（pèi））。

▲ 具備主軸防碰（pèng）撞功能（選配）。

（2）數控係統

▲ 采用華中HNC-848D數控係統,或西門（mén）子840DSL數控係統（選配）。

▲ 配置符合人機工程學設計的操作控製麵板。

▲ 可實現插補、數控係統故障自動（dòng）檢測、故障報警等功能。

▲ 配帶可移動存儲設備，用（yòng）於程序的導入、導出，操作麵（miàn）板部位設有與計算機通訊的接口，並配有通訊軟件。

▲ 配備手持（chí）單元，手持式脈衝編碼器（qì）帶軸（zhóu）、倍率選擇開關。

▲ 支持多種編程方式（shì），可訪問外部存（cún）儲設備進行在線加工。

▲ 主軸和進給軸係統采用成套的數字交流伺服（fú）驅（qū）動係統。

▲ 伺服係統為全閉環控製（zhì）方式。

▲ 伺服電（diàn）機防護等級：IP64。

▲ 支（zhī）持通過以太網進行機床狀態數據以及報警數據的（de）讀取。

▲ 支持通過以（yǐ）太網進行NC程序在數控機床和服務器（qì）之間的傳送以及NC程序（xù）在服務器端的集中管（guǎn）理的功能。

▲ 五軸全閉環測量裝置，光柵尺作用在軸上直接測量位（wèi）置。

（3）電氣係統

▲ 電（diàn）箱密閉並設（shè）有冷卻空調，采用（yòng）環保介質。

▲ 總電源開關自帶安全鎖，安（ān）裝在電控櫃側麵。

▲ 電箱門設置安全保（bǎo）護連鎖（suǒ）裝置，並在機（jī）床維護時能夠解除互鎖。

▲ 電箱內電氣元（yuán）件布局、走線規範、合理。設備外圍管線整齊美觀，安裝牢固。機（jī）床電源部位、分線盒（hé）部位等位置設有帶電警告永久性標（biāo）誌。所有的標識、標誌清楚、醒目。

▲ 低壓電氣元器件選用知名（míng）品牌產品（pǐn），在防護罩內的電（diàn）器元器（qì）件防（fáng）護等級為IP54。

▲ 電控櫃配置安全（quán）電（diàn）壓照明燈。

▲ 配備三色報警燈（dēng）。

（4）液壓係統

▲ 液壓油箱設低（dī）液位報警及液溫報警。

▲ 配（pèi）置係統壓力使（shǐ）用範圍標牌，各壓力表標明要求的壓（yā）力使（shǐ）用範圍。

（5）潤滑（huá）係統

▲ 所有機床導軌和絲杠副都采用自動集中潤滑係統,注脂時間間隔及注脂量可調。

▲ 機床的每個潤滑點均可得到充分的潤滑。若有異常屏幕可顯示潤滑（huá）故障，並停機警報。

（6）冷卻係統

▲ 機床冷卻係統包括工件冷卻、主（zhǔ）軸中心冷卻、機床及工件衝洗、排屑及過濾係（xì）統等。

▲ 水箱有效容量1650L，機床冷卻係統（tǒng）采用二級過（guò）濾係（xì）統（tǒng）。

▲ 機床排屑係統包括工作台（tái）兩側的螺杆排屑器及機床前端的起升式（shì）排屑器（qì）。

▲ 機床上用於工件冷卻的噴嘴方向（xiàng）均可調節。

▲ 電主軸冷卻由恒溫控製（zhì）的（de）水冷機通過循環水冷卻。

四、技術創新（xīn）點

（1）擺動頭偏擺結構采用機械（xiè）式雙齒輪消隙驅動結構，利用（yòng）秦川最擅長的齒輪加工技術，驅動結構（gòu）剛（gāng）性好，扭矩大，精度高。與其他常見驅動結構形式相比具有明（míng）顯優勢，常見結構形式有（yǒu）：

①、蝸輪蝸杆驅動結構：此結構剛性好、扭矩大，但應用在擺動頭中（zhōng）由於蝸輪隻有局部（bù）接觸，使用過（guò）程中局部（bù）易發生磨損，精度（dù）容易走失。

②、力矩電機驅（qū）動結構：此結構傳動精度高，但扭矩（jǔ）偏小，電器元器件發熱易損壞，影響使用壽（shòu）命。

秦川自（zì）主創新設（shè）計的擺動頭采用雙齒輪消隙驅動結構（gòu），兼具高剛性，大扭（niǔ）矩，同（tóng）時保證了加工過程中的高精度、高可靠性和長使用壽命。擺動頭驅動結構如圖（tú）3所示。

圖3

擺動頭切削主軸分為電主（zhǔ）軸和機械式主軸兩種類型，可滿足不同用戶的加工需求。電主軸最（zuì）高轉速7000r/min，最大（dà）扭矩700N·m；機械式主軸最（zuì）高轉速可達6000r/min，最大扭矩（jǔ）可達1250N·m。主軸剛性好，精度高，適合鈦合金、高溫合金等材料的加工。

（2）刀庫采用桁架（jià）式伺服換刀小車單元，可以隨最終的主軸加工位置（zhì）進行任意位置換刀，速度快，效率（lǜ）高。可配置（zhì）大型刀庫管理（lǐ）係統（最大200把刀），集成RFID讀寫裝置，能夠將刀具數據寫入數控係統刀具內存。

五、技術水平

五軸臥式加工中（zhōng）心精（jīng）度分為普通級、精（jīng）密（mì）級和高精度三個等（děng）級，國產五軸臥式加工中心設備（bèi）多為普（pǔ）通（tōng）級，精密級、大規格的高精度五（wǔ）軸臥式加工中心設備較為稀少。秦川機床引進瑞典（diǎn）SAJO技術，結合公司的“三精”製造優勢，研製的高精度五軸臥式加工中心在國（guó）內處於（yú）領先水平，達到國外同（tóng）類產品先進水平，可替代部分進口加工設備。此產品（pǐn）核心部件大扭矩、高精度擺動頭、轉台均為自主研發，回轉軸定（dìng）位精度8＂，重複定（dìng）位精度4＂以內。采用國（guó）產數控（kòng）係統，產品國產化率高，具有高精、高效、高可靠性的特點，可滿足鈦合金、高溫合金（jīn）等材料的重切削和鋁鎂（měi）合金等（děng）材料的高速切削加工，非常適合航空、航天、軍工、能源等領域的加工需（xū）要。

六、市場定（dìng）位及產業化前景

秦川自主研製開發的（de）高精度五軸臥式加工（gōng）中心可用（yòng）於航空、航天、輪船等（děng）行業各類箱體、盤環類零件（jiàn）的複雜型麵加工，以及端麵、徑（jìng）向及（jí）斜孔的（de）半精加工和精加工；能一次裝夾完成鑽、擴、鉸、鏜（táng）、攻絲（sī）、銑型麵等多種（zhǒng）加工；特別是精密孔加工，充分發揮其加工中心（xīn）的高效、高精及高可靠（kào）性,解決複雜異形零件加（jiā）工難度大（dà）、加工效率低、加（jiā）工質量不穩定等問題，實現國產五軸臥（wò）式加工中心設備在各類零（líng）件單批次、生產線批量化（huà）生產的加工應用。此機（jī）床可加工材料包括高溫合（hé）金、鈦合金、不鏽鋼、鋁鎂合金等，可針對外形結構複雜、加工難度大、加工周期長的零件（jiàn）提供最佳解決方案。

本產品精度高、剛性好、穩定性好，可為航空航天類零件提供整套的解決方案，也可應（yīng）用於航海、醫療、汽車等工業領域（yù），跟（gēn）國內同類機床設備相比具有明顯優勢，可替代部分進口加工設（shè）備，市場前景較好（hǎo），可形成良好的經濟效益和社會效益。

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