柔性、复合、多轴联动、高精、高速化是多轴联动机床发展的主流——CIMT2011部分首展的五轴联动加工中心

柔性、复合、多轴联动、高精、高速化是多轴联动机床发展的主流——CIMT2011部分首展的五轴联动加工中心 柔性、复合、多轴联动、高精、高速化是多 轴联动机床发展的主流——CIMT2011部分 首展的五轴联动加工中心 T 柔性复合多轴联动高精高速化 是多轴联动机床发展的主流 CIMT2011部分首展的五轴联动加工中心 芜湖恒升重型机床股份有限公司(安徽2411O0)王慧 在CIMT2011展览会上,众多厂家展出了五轴 (及以上)联动加工机床.据现场粗略统计,本 次约有40多台五轴联动加工中心展出(不含车, 磨,齿轮加工中心).由于有些参展的机床在往届 的CIMT中展出过,如济南二机的XHV2525×60高 架式五轴联动高速镗铣加工中心,沈阳菲迪亚的 HS664RT五轴联动高速加工中心,北京机电院的 XKH800F,大连机床的VDW500,瑞士威力铭的 508MT,518TB~IJ508S的五轴联动加工中心等,这 里就不再重复介绍,本文主要将部分首次参展的五 轴联动加工中心展品作一简要介绍. 国内,外展品新技术应用现状 1.总体印象 从现场机床看来,柔性,复合,多轴联动,高 精,高速化是多轴联动机床发展的主流.多种先进 制造技术,如直驱技术,直线电动机,力矩电动 机,内装式主轴,热变形控制技术以及结构化技术 等在这次的参展机床中都被广泛利用. 展品普遍采用力矩电动机,刀具主轴采用电主 轴结构,刀具主轴转速大多在12000,18O00r/min 之间,但主轴转速在30000r/min以上的五轴联动展 品数量不~IICIMT1999的多;刀具接口以HSK形式 的为多;各直线快速移动速度大多在20,50m;规 格相近的机床直线定位精度一般在0.008,0.01mm 24参磊冷加工 之间.有些精品,如德国巨浪公司的FZ08KS MAGNUMfiveaxis最高转速40000r/min,DMG公司的DMU60eVolinear快移速度达80m/min;牧野 公司的D500定位精度达?0.0015mm等. 2.新技术的应用 一 些具有本公司特色的新技术也在以上展品中 得到应用,如日本森精机的NTX1000采用本公司 独特的DDM,BTM~NORC技术.德国DMG公司的 DMU65monoBlock配有主轴利用率和主轴振动监 视器,这一特殊装置可以持续监控主轴的工况.日 本牧野公司的D500采用主轴中心冷却,电动机法 兰冷却,滚珠丝杠轴心冷却及立柱与床身之间用隔 热材料包裹等 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ,以避免机床的高速运行导致运 动部件升温而影响机床精度等. 3.智能控制技术 明显增多的智能机床展品成为本届展会的另一 特色,主轴自适应,防碰撞,温度补偿,工件自动 检测,故障自诊断和智能报警等功能在以上展品中 都有体现,如DMG公司的DMU65monoBlock,沈 阳机床的GMC2590u~IJ森精机的NTX1000具有碰撞 监控功能,在手动和自动运行模式下防止机床各个 部件(包括刀具)的碰撞.巨浪公司的FZ08KS, 牧野公司的DSOO~n沈阳机床的VMC22120u等展品 具有刀具磨损自动检测补偿功能和刀具寿命监控等 功能.牧野公司的D500,巨浪公司的FZ08KS等 展品具有工件在线测量功能等. 4.低碳和绿色制造方式 ,节约 本届展会上,一些展品推行"降低功率 能源消耗",如森精机的NTXIO00采用LED照明, 力求在实现高效率运转的同时减少耗电量;机内照 明具有自动开闭功能,力求节电和延长机内照明灯 的使用寿命.DMG公司的DMU65monoBlock的智 能化待机控制功能可以在停机状态下避免不必要的 能源消耗,及智能化的进给调节功能以提高处理速 度,节省能源. 有些展品推行"降低材料使用,节约资源消 耗",用最小的机床体积和占地面积来实现最大 的加工范围,如牧野公司的D500,巨浪公司的08 MAGNUM,DMG公司的DMU65monoBlock~南通 科技的5DGBC50等. 还有一些展品采取"降低排放量,促进环境保 护"措施,如巨浪公司FZ08Ks的油雾分离装置, 牧野公司D500$~IDMG公司DMU65monoBlock的油 雾回收器等低碳和绿色制造方式等,用以保护有限 的地球资源. 部分首展五轴联动加工中心的性能特 点及主要技术参数 1.德国DMG公司的DMU65monoBIock和 DMU60eVolinear展品 谈到五轴联动加工中心展品就不能不提DMG 公司.这次DMG公司又以其豪华阵容,众多的 展品及独特的机床外观吸引着参观者的眼球.在 1500m的展台上展示着28台多轴联动机床,其 中五轴(及五轴以上)联动机床高达22台(含车 铣,激光,复合加工机). (1)DMU65monoBlock五轴联动加工中心 如图1所示,它是DMG公司最新研制的产品,在 CIMT2011上是全球首次亮相.该机床用途广泛, 适用于很多领域,如加工航空工业中的铬镍铁合金 材质的整体叶盘,钛合金一体式结构件等,能源工 业中的淬火回火钢材质的培尔顿式叶轮,各种铝制 叶轮等,医疗行业中的钢铸转向节,铝制液压部件 等,工具行业中的各类刀具以及多种复杂形面的模 具等. T 1 该展品特征为:?所有零部件都经过FEM有限 元优化 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,,y车由滑座经过重量优化后可实现 极高的动态性能;z轴滑枕采用GGG60材料制成, 重量轻,性能稳定,精度保持性好.?主轴最高 转速10000r/min,83N?m,主电动机功率13kW. ?直线轴采用滚柱导轨,滚柱直径45ram.直线快 速移动速度40m/min.?经有限元FEM优化的床身 和立柱采用整体浇注,床身呈圆形,底部为三点支 撑,支撑点即为吊运点,机床重心稳定,可整机吊 运;整机重量为9000kg.?占地面积仅为7.5m, 但加工空间极为宽敞.在窄小空间内实现宽大的 加工范围.各坐标轴行程为650mm×650mm× 560mm(X,l,和z轴),可以覆盖工作台的整个 装夹平面.?操作人员可以从1430mm宽的门接近 全封闭加工空间.该机床经过了周密 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ,工件可 以用吊车从工作台顶部装卸,不受机床周围空间限 制,这一设计深受用户欢迎.?DMG公司推出的 这款新机床还首次采用了主轴利用率和主轴振动监 视器,这一特殊装置可以持续监控主轴的工况.正 如汽车转速 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的红色区域代表危险区域一样,机床 操作人员只要扫视一下由绿到红动态变化的颜色梯 度即可随时了解当前零件加工过程的现状.?采用人体工效学.加工区内的油雾通过刀库吸出,使得 加工区域内清晰明亮;切屑向机床后部排出,操作 者周围无尘无屑,操作环境舒适,惬意. (2)DMU60eVolinear五轴联动加工中心 如图2所示,它开始了DMGeVo系列的新一代.该 型号机床是首次在中国境内展出. 其展品特征为:?该机采用龙门式箱中箱结 参曷冷加工枷25 T 2 构的革新型机床 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,动梁设计,实现了最高的刚 性和精度,最佳的畅通性,加工空间大,占地面积 小.?X,yr车由采用直线电动机驱动,,y,z三轴 行程为600mm×500mmX500mm,快速移动速度达 80m/rain,加速度为10m/s,启动和定位时间短. ?电主轴采用油气润滑,带一体式轴环的实心轴坚 固耐用,加大主轴支座承载量后,负载能力显着提 高,转子的更换也很方便.主轴转速18000r/min. ?工作台基座设计为45.倾斜式,方便排屑,便于 操作,零件加工时视觉效果更好.?数控回转工作 台配有直接测量系统,摆角为一5.,+110..? 当可视窗打开时,顶部防护罩也同时打开,工件装 卸的通畅性极好,体现了机床良好的人体工效学设 计.?机床占地面积6.1m.,而却有足够的加工空 间. 2.德国CHIRON(巨浪)公司的FZ08KS MAGNUMfiveaxis:fit/~联动立式加工中心 CHIRON公司创立于1921年,自1958年开始进 入机床行业以来,就一直致力于数控立式加工中心 的研究和制造,已发展成为拥有世界上最快,最优 秀的机床设备. 巨浪公司的产品以高速,高精而着称.FZ08K SMAGNUMfiveaxis机床是该公司多系列机床中 规格较小的一种,是高速度,高精度和结构紧凑的 典型之作.该机床适用于航空航天,汽车工业,机 械制造,医疗器械,钟表首饰等行业具有复杂形面 的精密零件的加工. 该展品如图3所示,其特征包括:?采用龙门 框架结构,三轴立柱可移动式设计,刀库置于立柱 26,争磊冷加工 腔内,结构紧凑,最大限度的利用了所有可能的空 间.?该展品的,y,z行程450mm×270mm× 310mm,快移速度75m/min,各轴加速度达;刀 对刀最快0.5s,切对切可达1.3s,创下单位面积生 产效率的新纪录.?主轴头带有直接测量系统, 摆动范围:一20.,-I-115.,消隙预应力精密齿 轮保证了主轴头的良好刚性.主轴最高转速高达 40000r/min,主电动机功率7.4kW.?机床配置2 轴数控旋转工作台,采用力矩电动机直接驱动.由 于零件位于第4轴的旋转轴线上,加工过程中直线 轴的位移量得以最小化,可实现5轴联动的高速高 精度加工.?展机配有高压内冷却系统,激光对刀 仪和红外线测头.?产品外观娇小可人,占地面积 仅为2.3m. 3 3.日本牧野公司的D500五轴联动立式加工 中心 牧野公司是全球知名的高精密机床制造商. 1984年开始进入CNC机床的制造领域,日本的第一 台加工中心就是该公司生产的.本次参展的D500 五轴联动立式加工中心主要用于加工各种增压器, 燃烧室及流体机器中使用的叶轮,涡轮叶片,转子 叶片及螺旋桨等旋翼. 该展品如图4所示,其特征包括:?该机采用 型结构,立柱和床身等宽,工作台在床身上作 向移动,带有主轴头的滑板在立柱一侧作y向移 动,主轴头则作z向移动.?机床主轴运动为y, z轴,工作台运动为,A,c轴.这种布局充分考 虑到主轴运动的惯性,并可以减少主轴尖端位置 的积累误差.这种设计能够缩短主轴到工作台的 图4 距离,是一种使主轴中心与工作台中心始终保持固 定的位置关系的理想结构.?控制机床温度是实现 零件高精度加工的重要条件,牧野在这方面下了很 大的功夫.采用主轴轴心冷却,用大流量的切削液 从主轴中心由内而外直接冷却主轴,并起到润滑主 轴轴承的作用;采用滚珠丝杠及轴承冷却,与床身 温度同步的切削液在滚珠丝杠内部以及支撑轴承中 循环,以防高速移动导致滚珠丝杠温度上升及压力 泄露;采用电动机冷却,切削液还在电动机的法兰 内循环,防止了电动机产生的热量传递到机床主 体.?,y,z轴行程范围500mmX1000mmX 500ram;主轴转速50,14000r/min,主电动机功 率25/22/18.5kW.?摇篮式工作台的两端及旋转轴 均采用超高转矩的直驱电动机,两端电动机完全 同步,通过冷却电动机衬套来控制温度.轴摆动 +30.,一】20.,CI车由旋转.?D500的定位精度 (有光栅反馈尺)为?0.0015ram,重复定位精度 为?0.001Omm. 4.日本森精机的NTX10O0五轴联动复合加工 中心 NTX1000是森精机新近推出的x级(x—Class) 系列产品之一.X级产品是在N系列基础上,根据 上千份用户的反馈意见进行全方位的改进,以高精 度,高效率,采用高端技术以达到最高性价比为目 的来满足用户的要求.适用于医疗器械,测量仪器 等对复杂形状有高精度,高效率加工需求的小型精 密零件加工. 该展品如图5所示,其特征如下:?展机采 用了该公司核心技术DDM:回转工作台采用直驱 电动机,可获得高回转速度,高精度的分度,长 T 的寿命比且结构紧凑.BMT:内置电动机的转塔 刀架,其优势在于:提高切削能力,提高加工精 .ORC:滑枕八角形结构,其优势 度,控制振动 在于:优良的振动控制,有效地抑制热变形,为机 床的高精度,高速度提供了保证.?,Y,Z车由行 程:380mmX(?105)mmx460ram.?主轴最高 转速12000r/min,主电动机功率9/5.5kW,主轴转 矩49N?m(15%ED),37Nm(25%ED),22N'm(连 续).?主轴锥q~LHSK—A50,刀对刀换刀时间为 1.2s.?机床占地面积6.7m. 窭 5 5.北京机电院的XKR32F五轴联动叶轮加工 中心 北京机电院是我国率先研发五轴联动加工中心 的企业.在1999年该院成功研制了五轴联动叶轮加 工中心,2001年成功研制了五轴联动叶片加工中 心,填补了国内在该领域的空白.此后,该院不断 进行技术改进和性能完善,在2003年实现了五轴联 动叶片加工中心商品化.XKR32F五轴联动叶轮加 工中心是首次参展.展品主要应用于航空,汽车, 机车,模具行业的各种燃机压气机叶轮和小型模 具,特型箱体等形状复杂的零件的五轴加工. 该展品如图6所示,其特征如下:?该机床的 三个直线轴都布置在机床的后部,即刀具的运动系 统.?机床的前部装有蜗轮蜗杆驱动的摇篮式双 摆台,即工件系统的,C轴.?,y,z轴行程 为520mm×260ramX320ram,A轴摆幅为一10., +100.,快移速度20m/min,三个直线轴均为闭环 控制.?主轴最高转速8000r/min,主电动机功率 18kW.?两个回转轴均采用力矩电动机驱动,从 管磊冷加工.:27 T 6 根本上消除了机械传动副本身的传动误差,传动副 本身产生的振动及机械传动磨损带来的精度衰减. ?该机床被列入国家"十一五"科技重大专项产 品. 6.沈阳机床的VMC22120u立式五轴加工中 ,I)~I:IGMC2590u龙门桥式五轴加工中心 沈阳机床是我国机床行业的领军企业,在我国 机床制造行业中占据着重要地位. (1)VMC22120u立式五轴加工中心它主要 应用于能源,航空航天,轨道交通及模具制造领 域,呵完成各种平面和复杂曲面铝合金结构件的加 工,特别是对封闭腔零件可连续无空运行加工.该 机获批国家"十一五"重大专项一一带AB轴的高 速五轴联动加工中心项目. 该展品如图7所示,其特征包括:?该展品采 用正T形床身,单立柱移动式结构.工作台在横床 身上做向移动;立柱在纵床身上做y向移动;滑 板沿立柱导轨做z向移动.?采用德国CYTEC公司 生产的电主轴,最高转速达14000r/mim,转矩可 达275N'm,与,y,z三个直线轴实现联动就可 加工复杂的空问曲面.?A轴和B轴采用原装进口 蜗轮蜗杆副传动,蜗杆副为特殊合金材料,并采 用圆光栅实现全闭环控制,A轴和B轴摆动均为? 40..?进给采用AC伺服电动机驱动滚珠丝杠, ,,,,z坐标均配有直线光棚尺;移动导轨为瑞士 施耐博格公司生产的滚柱导轨,精度和使用寿命均 得到保证.快速移动最高30m/min.?机床具有油 ,气冷和主轴中心冷却功能.?数控系 雾冷,水冷 统为西门子840DE.AC主轴驱动单元和C进给伺 服驱动单元均为原装进口. 28,一管蔼冷加工 7 (2)GMC2590u龙门桥式五轴加工中心主要 应用于汽车行业及航空航天工业中的复杂零件加工. 该展品如图8所示,其特征:?机床采用固定 工作台,桥式龙门框架结构.横梁带着滑板沿桥梁 做向移动;滑板在横梁上做y向移动;滑枕在滑 板上做z向移动.?主轴转速达24000r/min,转矩 87.5N?m,五轴头为轴摆动,由旋转,口J'对空间 任意方向的孔,面及形面进行加工.?横梁采用双 驱,可同步控制及调整横梁水平.?,y,z坐 标采用进口滚柱式直线导轨,精度保持性好,使用 寿命长,X,y坐标进给采用双电动机齿轮齿条传 动,z坐标进给采用精密滚珠丝杠传动.各轴快移 速度达30m/min.?机床配有恒温冷却装置,具有 油雾冷却,水冷,气冷和主轴中心冷却功能,以 确保机床精度稳定.?机床配备意大:~IJFIDIA公司 C20原装数控系统,电主轴为意大.fI]0MLAT公司 图8 生产,进给电动机为SIEMENS原装. 7.南通科技投资集团股份有限公司的 5DGBC50五轴联动立式加工中心 南通科技是一家集机床,房地产和风险投资为 一 体的多元化公司,本次共参展7台数控机床,其 中2台五轴联动加工中心.5DGBC50~I5DL11O0五 轴联动立式加工中心可用于蜗轮,叶片,复杂模具 和空间凸轮等具有复杂曲面的零件加工,已在军 工,航空,航天,发电和造船等机械加工行业中获 得了广泛应用. (1)5DGBC50五轴联动立式加工中心该机 床主要用于蜗轮,叶片,复杂模具和空间凸轮等具 有复杂曲面的零件加工. 该展品如图9所示,其特征:?采用床身和立 柱一体化的龙门桥式结构,提高了机床的整体刚 性.?y轴采用直线双丝杠高速同步驱动,部件移 动平稳,最大限度减少移动时产生的振动.各坐标 轴可自动定位.?西门子内藏式精密电主轴,最高 转速达18000r/min.?A轴设计为摇篮式,采用双 大转矩力矩电动机同步驱动,配有两只绝对式角度 编码器,由系统控制,使其同时实现到达位置的精 确控制和精确分度;C轴为回转轴,采用光栅尺反 馈,工作台最小分度角度为0.001.(任意分度). ?,c孳由均配有液压制动装置,定位可靠.?采 用西门子840D数控应用集成技术,数字化驱动. 9 (2)5DL1100五轴联动立式加工中心该机床 主要用于各种复杂曲面,航空及汽轮机叶片的加工. 该展品如图10所示,其特征:?主轴最高转速 10000r/min,主电动机功率11.7/16.7kW.?A轴 最大工件夹持长度为500mm,B轴摆动?60.,可 T慧 实现,y,z,,五轴联动.?,y,z轴行 程为1100mm×600mm×610mm,快速移动均为 36m/min.?直线坐标的丝杠支撑方式均采用双端 定位结构,可有效抑制机床运动过程中各轴的温度 漂移,提高各轴的传动刚度.?轴采用力矩电动 机直接驱动,全闭环控制,具有高精,高速,高可 靠性的特点.?B轴采用硬质合金蜗杆,淬火钢蜗 轮驱动,具有较高的啮合副接触刚度,提高了回转 轴的寿命.?采用自制的伺服刀库,结构简单. 1O 以上仅为部分展品的应用范围,结构特点和主 要技术参数介绍,还有一些展品,如德国哈默公司 的HSTM500B6+C铣车加工中心,瑞士BUMOTEC 公司的s一191Vljnear铣车复合加工中心,瑞士 MICRON公司的HPM800U五轴联动高性能加工中 ,L~I]LIECHTI公司的Turboill800g叶片加工中心, 美国HURCO公司的VMX30U五轴立式加工中心, 中国台湾绮发公司的VTH一1055L3五轴加工中心 ~WEUMACH公司的UMC1000FD五轴加工中心等 都在展会上现场展出,由于种种原因,没能进一步 了解到展机的相关情况,这里不再介绍. 结语 从第一届CIMT仅4台国产加工中心在展出期间 小心翼翼地试切和换刀,到本届的上百台多轴联 动,复合,柔性,智能型机床的现场动态展出,我 们亲眼目睹着每一届展会上国产机床技术的进步和 变化,深切感受到机床人的坚持与努力.我们期待 着:在不远的将来,国产大飞机,航空,航天器是 拥有自主产权的国产机床生产出的,"中国制造" 的多轴联动加工机床被列入世界一流品牌的行列, 我们期待着那一天早日到来.MW (收稿日期:20110809) 参磊籼工嚣29