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從CIMT2011看龍門(mén)機床的發展
2011-9-28  來(lái)源(yuán):《數控機床市場》雜誌  作者:安(ān)徽晶菱機床製造有限公司 王延甲

      CIMT2011第十二屆中國國際機床展(zhǎn)覽會(huì)於4月11日在北京隆重召開。國(guó)內外眾多機床製造廠商紛紛展出了自己最新的產品和(hé)技術,使本屆展會吸引了(le)全球的目(mù)光(guāng)。作為大型、重型機床類產品(pǐn)的數控龍門類產品(pǐn)更是飛速發展,異軍突起成為本屆機床展的一大亮點。據(jù)不完全統計(jì)此次展會共有國內十(shí)餘(yú)家機床廠(chǎng)家展出(chū)龍門類產品20餘台,其展品無論是在性能、精度、結構和功能多樣化方麵與過去幾年比較都有(yǒu)了(le)一個質的飛躍,另人眼花繚亂,目不暇接。通過本屆展會可(kě)以了解我國裝備製造業的發展水平及未來的發展趨勢。


一、主要參展龍門類機床狀況
本次展會展出的主要龍門類機(jī)床據(jù)不完全統計大概在20餘(yú)台,其中比較有(yǒu)特色的展(zhǎn)品如以下表(biǎo):

廠商

展品名稱型號工(gōng)作台尺寸行程控製係(xì)統備注
威海華東數控數控動梁龍門移動式鏜銑床(chuáng)XKW2850/5×2005000×20000X軸:25000Y軸:7300Z軸(zhóu):1500W軸:3720西門子840D 
大連機床(chuáng)集團動梁數控龍門鏜銑床XK21404000×12000X軸:13000Y軸:5600Z軸:1500W軸:3500西(xī)門子840D 
沈陽機床橋式五軸加(jiā)工中(zhōng)心GMC2590U2500×9000X軸:8000Y軸:2700Z軸:1400FIDIAC20五軸聯動
青島歐(ōu)科定梁數控龍門鏜銑床GMK24153000×1500X軸(zhóu):3000Y軸:2200 Z軸:850西門子 
日發動柱動梁式龍門鏜銑加工中心RFMP160353000×16000X軸:17000Y軸:4980Z軸(zhóu):1300W軸:1500西(xī)門子840D  
台灣哈威(HEVA)龍門型五麵加工機LP-3025YZF3020×2400X軸:3000Y軸:3200Z軸:1200FANUC-18i-MB五麵體
台灣高明動梁龍(lóng)門型五麵加工(gōng)機KMC-3000SR-H3000×2500X軸:3230Y軸(zhóu):3200 Z軸:700W軸:1100FANUC-31i五麵體
廠商展品名稱型(xíng)號工(gōng)作台尺(chǐ)寸行(háng)程(chéng)控製係統備(bèi)注
三菱重工動梁龍門(mén)型(xíng)五麵加(jiā)工機MVR302000×6000X軸:6500Y軸:3000 Z軸:800W軸:1000FANUC-31i五麵體
日本大偎動梁式龍門鏜銑加工中(zhōng)心MCR-B2500×4800X軸:5000Y軸:3700 Z軸:800W軸:1300FANUC-31i五麵體
西班牙CORRED數控龍門式五麵加(jiā)工中心FP50/502500×5000X軸:5000Y軸:3800Z軸:1500海德漢ITNC530五麵體
濟南二機床高架式五軸聯動鏜銑加工中心XHV2525×605000×6000X軸:6500Y軸:6000西(xī)門子(zǐ)840D五軸聯動
寧波海天動梁五麵龍門(mén)加(jiā)工中(zhōng)心HTM30GLE2500×8000X軸:8500Y軸:3900Z軸:1000W軸:1200西門子840D五軸(zhóu)聯動

二、數控(kòng)龍門機床的發展(zhǎn)趨(qū)勢(shì)
    縱(zòng)觀整個機床展,發現龍門型鏜銑床的發展(zhǎn)有以下幾個趨勢。
    1、大型化發展趨勢愈加(jiā)明顯,通過以上列表我們不難(nán)看出龍門類(lèi)產品有向大型化發展的趨勢,這其中的原因是國防、航空、航天事業的發(fā)展和能(néng)源等基礎產業裝(zhuāng)備的大型化需要(yào),因而促進了相關機床產品的大型化(huà)發展趨勢(shì),為了緊(jǐn)隨這一趨勢,眾多(duō)生產廠家都將產(chǎn)品越做越大。本(běn)次展會總計展出的20餘台數控龍門鏜銑床和龍門加工中心(xīn),幾乎(hū)所有(yǒu)的台麵(miàn)寬度都在2米及以(yǐ)上。為了滿足用(yòng)戶對龍門機床超大過寬,超大過高及超大的行(háng)程要求,因而發展(zhǎn)動柱、動梁類龍門機床成為一種主流趨勢。從整個展會來看動柱、動梁類龍門機占了相當大的比例,幾乎可達一半以上。可見(jiàn)“大”成了(le)本屆展會龍門類機床給我們的第一印(yìn)象,同時也是一種發展(zhǎn)趨勢。
    其中最大一台展品為威海(hǎi)華東數(shù)控XKW2850/5×200數控動梁龍門移動式鏜銑床(見(jiàn)圖1),工作台(tái)尺寸(cùn)達到5000×20000,龍門最大過(guò)寬6300,主軸(zhóu)端麵到台麵距離200~5000。其次為浙江日發的動柱動梁式龍門鏜銑加工中心RFMP 16035,工(gōng)作台(tái)尺(chǐ)寸3000×16000,龍門最大過寬3500。主軸端麵到台麵距離200~3000。大連機(jī)床集團動梁數控龍門(mén)鏜銑床XK2140(見(jiàn)圖2),工作台尺寸4000×12000,龍(lóng)門最大過寬4500。龍門(mén)類機床向大、重型方向發展的趨勢由此可見。
    


                圖(tú)1                                                                             圖2

 2、“精”是本屆展會給我(wǒ)們留下的又一個印象,也是龍門機床發展的又一重要趨勢。這其中包含著精度大幅度提高,做工精細,外型精致等幾(jǐ)個方(fāng)麵。超高的精度,猶如(rú)藝術(shù)品般的外形把機床的製造做到(dào)了極致。
    其中(zhōng)最有代表性(xìng)的是三菱重工展出的動梁龍門型(xíng)五(wǔ)麵加工機MVR30(見圖3)該機(jī)床配置周到,做工精細(xì),外形美觀(guān)可實現自(zì)動換頭,立臥自動(dòng)換刀,換頭過程大致隻有30秒左右,同時該(gāi)機床根據需要可配置一百(bǎi)餘種附件頭,刀庫采用(yòng)橫梁跟蹤方式,通過使用液壓氣缸的旋轉機構以及主軸移(yí)動中的同時(shí)動作,縮短刀具交(jiāo)換時間(jiān)。換刀時間5秒左(zuǒ)右,效率之高令人(rén)歎服。X,Y軸:20m/min;Z軸:10 m/min;W軸:3 m/min。為了提高精度且(qiě)最大(dà)限度地減少由於室溫變化而造成的機械結構的變位,確(què)保加工的高精度,在橫梁的背麵安裝(zhuāng)有熱平衡(héng)壁板(見圖4)。同時(shí)為了防止進給軸發熱,對進給軸承托架也采用由冷(lěng)卻潤滑油循環,有效地消除了進給電機的發熱。還對(duì)滾珠絲杠及支撐滾珠絲杠的軸承采用油氣潤滑,以防止發熱。為了防止滑(huá)座左右移動時橫梁發生傾斜,使用兩排三菱精密(mì)標尺以及通過雙係統進給驅(qū)動機構的同步運行來確保(bǎo)其水平度。而且,橫梁移動可以與滑座(zuò)位置無(wú)關,橫梁重複定位(wèi)精度達0.005mm。潤滑裝置、空氣閥設備、機械的排(pái)放油回收裝置等都接近機(jī)械操作(zuò)部(bù)位,集中配置於右立柱側麵,使給油作業、廢油處理(lǐ)、裝置維護作業等(děng)保養管(guǎn)理變得簡單易行。

              
                     圖3                                                                圖(tú)4


    在精(jīng)細這方麵國內機床與國(guó)外機床相比還(hái)是有差距的,但通過展會我們可以看到國內機床廠商也在注意此類問題,同時也在(zài)努力縮小這個差距,尤其是(shì)國內比較知名的廠商如(rú)北一(yī),沈陽,大連等,他們在努力提高精度的同時也(yě)在改變國產機床不重視(shì)外觀這個觀念,展會中這幾個大廠展出的展品也是(shì)精工(gōng)細作,外形美觀毫(háo)不遜色於國外機床。
    3、五麵體、五軸聯動龍門(mén)類機床成為(wéi)發(fā)展的又一主流趨勢。功能趨於多樣化更適合於各類複雜零件及模具的加工,操(cāo)作簡便,使機床的整體結構更人性化,把操作者勞(láo)動降到最低,同時在最大程(chéng)度上(shàng)提高勞(láo)動生產率,這就是發展五(wǔ)麵體,五軸聯動機床的根本目標。在展會上五麵體、五軸聯動龍門機床幾乎占了整個龍門類機床產(chǎn)品的一半以上。
    其中比較有代表性(xìng)的有如下(xià)機床(chuáng): 沈陽機床(chuáng)股份有限公司展出的GMC2590u橋式(shì)五軸加工中心(見圖5),X,Y,Z軸快速移動可達24m/min.A,C軸快速(sù)移動為10r/min,轉角為A軸:+95°,-110°;C軸為±360°.A/C軸(zhóu)定位精度6″/6″;重(chóng)複定位精(jīng)度4″/4″,控製係統采(cǎi)用FIDIA C20.主要(yào)應用於汽車工業中的模具製造、大型鋼模和鑄鐵模具的製(zhì)造以及航空航天工業中的複雜零件加工。
    濟南二機床展(zhǎn)出的XHSV2525×60高架式五軸(zhóu)聯(lián)動鏜銑加(jiā)工中心(見圖6)在前幾年的(de)展會中已(yǐ)經多次展出但在本次展會中(zhōng)仍然是一個亮(liàng)點,該機床的結構(gòu)特點是:工作台為落地式平台,高架式床身(shēn)分別放置在工作台兩側,橫梁安裝在滑板上,沿床身縱向前後移(yí)動(X軸),溜板沿橫梁(liáng)導軌橫向左右移動(Y軸),滑枕沿(yán)溜板垂直上(shàng)下移動(Z軸),雙回轉(zhuǎn)擺動銑頭(tóu)可實現繞Z軸旋轉(C軸)和Y軸旋轉(B軸)。雙回轉擺(bǎi)動銑頭其主軸為電主軸,該銑頭能使刀具的軸線始終(zhōng)垂直於工件的被加工麵,實現“法向”加工。特別適合於航空航天結構件、螺旋槳(jiǎng)、模具(jù)型腔等(děng)複(fù)雜三維型麵工件的高精度、高速(sù)度銑削。X軸采用最(zuì)新直線電機直接驅動,裝有製(zhì)動單元和安全(quán)緩衝裝置;Y、Z軸采用大導程的預載螺母滾珠絲杠傳動。運用現代設計方法,通(tōng)過建(jiàn)立振動阻(zǔ)尼(ní)、動態加速度模型(xíng),在確保機床整(zhěng)機剛性的前提下,盡量減輕了移動(dòng)件的重(chóng)量,使機床具(jù)有良好的快(kuài)速(sù)響應特性。具有高轉速、高速度、高加速度的(de)特點。X、Y、Z軸均采用光柵尺實現全閉環控製;B、C軸采用高(gāo)精度角(jiǎo)度編(biān)碼器實現全閉環位置反饋。B、C軸傳動采用諧波齒輪減速單元帶動消間隙雙齒輪副旋轉,實現B、C軸旋轉運動,B、C軸分別設有液壓夾緊機構。電主軸采用大接觸角高速陶瓷球(qiú)軸承,並配置了主軸的冷卻係統、軸承壓力空氣密(mì)封、主軸(zhóu)可矢量控製(zhì)進行正/反轉、刀具自動拉緊—鬆開裝置、刀具(jù)夾緊放鬆檢測、無刀檢測、主軸錐孔空氣清潔、主軸軸承溫度監(jiān)控等各種具有(yǒu)當(dāng)今先進水平的裝置。
    本屆展會與曆(lì)屆比較發現在以往展會中比(bǐ)較流行的龍門類機床(chuáng)中(zhōng)使用(yòng)交換工作台之類的展品沒(méi)有出現,不能不說是一種遺憾。
    通過展會我(wǒ)們可以(yǐ)看到我國機床行業(yè)近幾年來(lái)取得了突飛猛進的發展,特別是高端五軸聯動機床方(fāng)麵。
      
                        圖5                                                                    圖6
 

三、龍門類機床的關鍵功能部件
    數控機床發展的(de)水平高低其中功能(néng)部件(jiàn)起到了(le)極其重要的作用。近幾年(nián)來我國數控機床功能部件的發(fā)展取得了極(jí)大的進步,功能部件的發展和其專業化生產為機床製造廠(chǎng)提供功能完善、品(pǐn)質優良、運行可靠(kào)、結構標準化且性價比合適的選件,縮短機床新產品開發和製造周(zhōu)期.為數控機床的發展奠定了堅實的基礎。
    五軸聯動機床是機床發展的主要趨(qū)勢,作為(wéi)五軸聯動機床的關鍵功能部件擺角頭在本屆展會上有多家展出。
    北一展出了(le)五軸聯動滑枕功(gōng)能部件(見圖7),該擺(bǎi)角頭主運動為齒輪傳動,可實現大扭矩(jǔ)切削。B,C軸由伺服電機(jī)經消隙齒輪傳動,並有液壓夾緊。擺角頭最大輸出功(gōng)率為40kW,B,C軸(zhóu)最大扭矩7500Nm。
    濟南第二機床廠展(zhǎn)出兩(liǎng)種五軸聯動擺頭,其一為:VXD40電主軸式力矩電機驅動A/C雙擺角(jiǎo)數控萬能(néng)銑頭(見(jiàn)圖8),主軸采用電主軸功率40KW,主軸最高轉速24000r/MIN,A/C軸采用力矩電機直接驅動,並采用液壓(yā)自動鎖緊,同(tóng)時A/C軸采用全閉環控製,A/C軸擺角範(fàn)圍(wéi)±110°/360°,最(zuì)高轉速60r/MIN。其二為:SVX60A機械主軸式A/C雙擺角數控萬能銑頭。主軸采用機械傳(chuán)動,兩級變(biàn)速,輸出功率60kW,轉速10~1600r/min,輸出扭矩2270N.m. A/C軸采用徑向和軸向預載滾珠軸承支承剛性極高,並采用液壓自動鎖緊,同時A/C軸(zhóu)采用(yòng)全閉環控製,A/C軸擺角範圍±110°/n×360°,最高轉速5r/MIN。
    國產關鍵(jiàn)零部件的自主研發和(hé)生產極大的促進了國產高(gāo)檔次數控機床的發展,特別是一些大型、重型高檔機床產品(pǐn)的製造,極大的促進了我國裝備工業的發展,抑製了國外高端機床的壟斷地位。
                   
                      圖7                                                           圖8
 

四、結束語(yǔ)
    通過本屆展(zhǎn)會我們可以看(kàn)到(dào)我國數控機床產品的總(zǒng)體發展趨勢仍然朝高速、高精、高可靠性、複合化、智能化、柔性化、集成化和開放性(xìng)方(fāng)向發展。高檔數控機床已經成(chéng)為本屆展會的主流,本屆展會的規模,不管是展出麵積還(hái)是參展(zhǎn)商數(shù)量都(dōu)是曆屆CIMT最大(dà)的,展品水平也(yě)是曆屆(jiè)CIMT最高的,集中展示了我國機床(chuáng)行業自主創新的成果,體現了我國裝備工業的發展水平。有關統計數據顯示,2009年,我國成為世界第一大(dà)機床生產國。2010年,我國機床行業累計完成工業總產值5536.8億元,同比增長40.6%,顯示(shì)出了強勁的發(fā)展(zhǎn)動力。我國的裝備製造業已進入一個飛速(sù)發展的春天。

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