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CIMT2023部分五軸加工中心亮點(diǎn)展品評(píng)述

2023-07-01 14:16:19來(lái)源：中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)cmtba 閱讀量：97 評(píng)論

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導(dǎo)讀：日前，第十八屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)(CIMT2023)在北京隆重舉行，來(lái)自全球28個(gè)國(guó)家和地區(qū)的約1600家機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)同臺(tái)競(jìng)技，全球最先進(jìn)的制造技術(shù)和裝備集中展示。

　　【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 國(guó)內(nèi)新聞】2023年4月，第十八屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)(CIMT2023)在北京隆重舉行，來(lái)自全球28個(gè)國(guó)家和地區(qū)的約1600家機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)同臺(tái)競(jìng)技，全球最先進(jìn)的制造技術(shù)和裝備集中展示。本屆展會(huì)主題是“融合創(chuàng)新  數(shù)智未來(lái)”，展現(xiàn)了新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合和不斷創(chuàng)新。
 
　　為了促進(jìn)行業(yè)整體發(fā)展，做好技術(shù)交流工作很有必要。中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)控系統(tǒng)分會(huì)組織會(huì)員企業(yè)撰寫“展品評(píng)述”，對(duì)本行業(yè)參展展品的技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀及與國(guó)外先進(jìn)水平的差距等進(jìn)行分析，提出行業(yè)發(fā)展建議。
 
　　一、新興行業(yè)發(fā)展帶動(dòng)五軸機(jī)床發(fā)展
 
　　從本屆展會(huì)可以看出，隨著航空、新能源汽車等行業(yè)的迅速發(fā)展，針對(duì)性的加工設(shè)備爆發(fā)式增長(zhǎng)，如針對(duì)機(jī)匣類產(chǎn)品(圖1)的大規(guī)模立式轉(zhuǎn)換設(shè)備，展商眾多，且都為本土企業(yè)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。而以往專注于汽車缸體、缸蓋等箱體類零件加工的臥式加工中心，通過(guò)局部?jī)?yōu)化，多用于加工新能源汽車相關(guān)零部件，如汽車副車架(圖2)等。
 
圖1                                          圖2
 
　　而本屆展會(huì)，境外主機(jī)展商展品略少，可能受國(guó)際形勢(shì)影響，或因疫情影響未能前來(lái)參展。作為全球最大的國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)之一，CIMT2023展吸引了來(lái)自世界各地的機(jī)床制造商和專業(yè)人士，五軸機(jī)床成為了一個(gè)熱門課題，以下對(duì)展會(huì)所見(jiàn)具有特色的部分展品進(jìn)行回顧。
 
　　二、五軸高端機(jī)床產(chǎn)品亮點(diǎn)
 
　　1．齊二機(jī)床集團(tuán)有限公司碳纖維鋪絲增材設(shè)備
 
　　針對(duì)航天航空領(lǐng)域，通用技術(shù)集團(tuán)此次展出了齊二機(jī)床研發(fā)的碳纖維鋪絲增材設(shè)備，主要技術(shù)參數(shù)鋪料寬度可達(dá)到150mm，同時(shí)鋪絲線束16道，線絲寬度6.35mm，直線軸鋪設(shè)速度50m/min，雖較國(guó)外先進(jìn)設(shè)備仍有差距，但作為全場(chǎng)唯一的鋪絲增材設(shè)備，仍吸引了大量人群的關(guān)注，也體現(xiàn)了我國(guó)在航空航天領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)突破的決心。
 
圖3
 
　　2．牧野機(jī)床（中國(guó)）有限公司a800Z五軸臥式加工中心
 
　　此臺(tái)兼顧剛性、精度與靈活性的大型五軸臥式加工中心，在保證了臥式機(jī)床剛性與切屑處理性能的同時(shí)，兼顧了五軸的精度與靈活性，并可以實(shí)現(xiàn)與四軸臥式加工中心的混合柔性線布置，可廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)。該機(jī)融合了牧野的e-machine設(shè)計(jì)理念，使機(jī)床更具有“ecological(環(huán)境友好性)”、“expandable(可擴(kuò)展性)”、“endurable(耐久性)”、“exchangeable(上位互換性)”、“easy-to-use(使用便利性)”等特點(diǎn)，并不斷提升“electrical(電氣化)”以保證生產(chǎn)效率。
 
　　與傳統(tǒng)的搖籃式五軸相比，Z型非正交結(jié)構(gòu)使得運(yùn)動(dòng)時(shí)重心變化幅度更小、可有效提升精度和分度效率，也令A(yù)PC交換更加容易，極大程度地方便了人員在機(jī)外安裝工件，并可以實(shí)現(xiàn)四軸與五軸的混線加工。
 
　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用對(duì)置支撐結(jié)構(gòu)，保證切削回路盡可能短，以提供極佳的切削剛性，最大程度發(fā)揮主軸的性能。對(duì)于批量零部件生產(chǎn)的大量切屑問(wèn)題，a800Z設(shè)計(jì)了全不銹鋼鈑金的加工室，內(nèi)壁幾乎呈現(xiàn)垂直狀態(tài)，保證在加工中產(chǎn)生的切屑能及時(shí)快速地被清理，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的清理工作量。
 
　　在自動(dòng)化方面，a800Z選擇工件庫(kù)系統(tǒng)、機(jī)器人、MMC柔性生產(chǎn)線等多種形式，工作臺(tái)也設(shè)置了夾具控制接口以便于批量零部件的裝夾。
 
圖4                                          圖5
 
　　3．埃斯維機(jī)床（蘇州）有限公司 BA 721 Space雙主軸臥式加工中心
 
　　SW全新設(shè)計(jì)的雙主軸單工作臺(tái)臥式加工中心，為首次在中國(guó)展出。機(jī)床床身采用整體式框架結(jié)構(gòu)，Y軸采用龍門式驅(qū)動(dòng)，加工單元采用“框中框”結(jié)構(gòu)，主軸采用HSK A100。直線軸配有滾珠絲杠，回轉(zhuǎn)軸配有力矩電機(jī)。X軸和Z軸可選獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。
 
　　SW研發(fā)了用于其數(shù)控加工中心的新型C|one控制面板，該面板采用專項(xiàng)研發(fā)新技術(shù)，并擁有諸多優(yōu)勢(shì)：采用SW新型設(shè)計(jì)的細(xì)長(zhǎng)型鋁殼，不僅高度可調(diào)節(jié)，使其更符合人體工學(xué)，同時(shí)還配備旋轉(zhuǎn)樞軸，確保機(jī)械加工的同時(shí)，所有運(yùn)行過(guò)程均處于操作員的視野范圍內(nèi)。
 
　　該機(jī)床憑借高剛性和高效率，主要用于大型鋼鐵、鑄鐵和有色金屬工件的四軸和五軸加工。典型應(yīng)用領(lǐng)域如：卡車減速器殼體、卡鉗及轉(zhuǎn)向節(jié)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋等。在國(guó)內(nèi)已與一知名柴油機(jī)制造企業(yè)合作，制造工程機(jī)械六缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。
 
　　其主要參數(shù)為：主軸間距700mm，X軸行程650mm，Y軸行程1175mm，Z軸行程560mm(可選650mm)?；剞D(zhuǎn)軸(A軸)可承載最大重量2000kg，最大轉(zhuǎn)速35r/min，旋轉(zhuǎn)定位精度≤10”?？蛇x高剛性HSK100主軸，最高轉(zhuǎn)速6000r/min，扭矩可達(dá)615Nm(25?)?？焖僖苿?dòng)速度：X軸和Y軸60m/min，Z軸70m/min，最大加速度：X軸6m/s²，Y軸5m/s²，Z軸10m/s²。直線軸定位精度≤0.008mm，重復(fù)定位精度≤0.006mm。換刀時(shí)間切削對(duì)切削4.75s，刀庫(kù)最大可選配2x65把容量。
 
圖6
 
　　4.中國(guó)通用技術(shù)（集團(tuán)）控股有限責(zé)任公司GMC200u/t五坐標(biāo)加工中心
 
　　機(jī)床主要應(yīng)用于航空航天工業(yè)及其他行業(yè)中環(huán)型件、機(jī)匣類零件等回轉(zhuǎn)零件的復(fù)雜型面、端面、定位孔、螺紋孔，臺(tái)階孔的加工、可用于加工鈦合金、高溫合金、超高強(qiáng)度鋼及鎂鋁合金等有色金屬材料。機(jī)床具有高精度與高剛性特點(diǎn)，既可用于高精度加工，也可用于重載加工。依托45°斜擺頭可完美實(shí)現(xiàn)立式加工中心及臥式加工中心功能。零件一次裝夾后，能完成多種工序的加工。是加工精度要求較高、工序復(fù)雜的航空航天等工業(yè)的理想需求設(shè)備。
 
　　該系列產(chǎn)品采用模塊化設(shè)計(jì)理念，根據(jù)市場(chǎng)需求快速響應(yīng)，滿足客戶個(gè)性化定制需求。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：機(jī)床采用龍門框架式結(jié)構(gòu)，配合可移動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。主要結(jié)構(gòu)包括：床身底座、一體式龍門框架立柱、橫梁、滑板、銑削工作臺(tái)、45°斜擺頭、墻式機(jī)器人刀庫(kù)。其中45°斜擺頭安裝在滑板上，滑板在橫梁上左右移動(dòng)為X軸，工作臺(tái)在底座上移動(dòng)為Y軸，橫梁在立柱上上下移動(dòng)為Z軸，45°斜擺頭擺動(dòng)方向?yàn)锽軸，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)為C軸，擺頭配備高性能電主軸。在西門子系統(tǒng)的控制下機(jī)床可實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)。零件可在一次裝夾后，完成多種工序的五面加工和多種空間方向的銑、鏜、鉆等加工。是一款加工精度要求高、形狀復(fù)雜零件的理想設(shè)備。
 
　　5.浙江日發(fā)精密機(jī)床有限公司RFMH50P-5X立式搖籃五軸加工中心
 
　　本系列產(chǎn)品是在消化吸收國(guó)內(nèi)外數(shù)控車床技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)成功的高檔數(shù)控產(chǎn)品，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、造型美觀、功能豐富、配置完善、性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠，具備高速度、高精度、高剛性、高效率的顯著優(yōu)點(diǎn)。機(jī)床的高精度通過(guò)熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。機(jī)床的全部基本結(jié)構(gòu)(床身、立柱、轉(zhuǎn)臺(tái)、主軸箱)均具備熱對(duì)稱性。在溫度變化的情況下，該設(shè)計(jì)方案提供許多優(yōu)勢(shì)。
 
　　整體橋式對(duì)稱布局，立柱左右移動(dòng)距離(X軸)800mm，搖籃轉(zhuǎn)臺(tái)前后移動(dòng)距離(Z軸)800mm，主軸箱上下移動(dòng)距離800mm。風(fēng)格獨(dú)特的一體式床身結(jié)構(gòu)，三軸采用重心驅(qū)動(dòng)技術(shù)；內(nèi)置式電主軸，意大利MCM風(fēng)格的搖籃工作臺(tái)結(jié)構(gòu)，叉形交換臂，加工時(shí)向上收起，與旋轉(zhuǎn)門合為一體，構(gòu)思獨(dú)特，避免干涉。全閉環(huán)精度控制，直線軸精度定位精度達(dá)到0.005mm、重復(fù)定位精度0.003mm，適配多種規(guī)格電主軸，兼顧輕型切削和重型切削。通過(guò)以太網(wǎng)通訊與外部自動(dòng)化設(shè)備的對(duì)接，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化無(wú)人化加工。
 
圖7                             圖8
 
　　6.阿帕斯數(shù)控機(jī)床制造（上海）有限公司SW1613S高速精密天車五軸龍門加工中心
 
　　SW系列天車(橋式)龍門采用U型橋式布局，各軸均采用直驅(qū)方式，具備極高的橫向、縱向剛性，有效滿足直驅(qū)橫梁高速移動(dòng)所需的床身結(jié)構(gòu)剛性要求，也使其無(wú)論是在重切加工，還是精密切削的場(chǎng)景下，都可以保證切削所需的床身結(jié)構(gòu)剛性。Y向采用四軌龍門雙驅(qū)結(jié)構(gòu)，使得直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的橫梁負(fù)載既具備高速高精的定位特性，也保證了切削時(shí)的高剛性，使得重切削、高精密切削在同一臺(tái)機(jī)床上輕松實(shí)現(xiàn)，為五軸產(chǎn)品的粗加工提供了極高的效率；Y軸龍門雙驅(qū)軸的誤差可控制在5µm以內(nèi)。
 
　　高剛性滑座滑枕組合，使得Z軸在全行程范圍都有良好的剛性，使得機(jī)器有更大的Z向行程。SW1613S采用四軌方滑枕結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了800mm的Z軸行程所需的滑枕剛性。主軸轉(zhuǎn)速24000r/min，帶CSC軸芯冷卻功能的主軸，選用SCHNEEBERGER滾珠直線導(dǎo)軌，采用海德漢TNC640數(shù)控系統(tǒng)，A/C擺頭雙軸均采用直驅(qū)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，零背隙、無(wú)磨損，額定轉(zhuǎn)速40 r/min，最大轉(zhuǎn)速可達(dá)60 r/min，最大承重10000kg。
 
圖9
 
　　三、五軸機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)
 
　　從本次展會(huì)展出的五軸等高端數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)，可以看見(jiàn)其發(fā)展趨勢(shì)如下：
 
　　1.高精度
 
　　通過(guò)大量無(wú)間隙、無(wú)磨損直驅(qū)技術(shù)、全閉環(huán)控制反饋技術(shù)、熱對(duì)稱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、滾珠絲杠中心冷卻、專用溫控?zé)峤粨Q系統(tǒng)、專有軟件算法控制的精密熱管理系統(tǒng)、環(huán)境熱位移及主軸熱位移自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)等的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高精度和精度的穩(wěn)定性。
 
　　2.高效率
 
　　隨著新能源汽車、航空航天等行業(yè)鋁合金等材料的普及應(yīng)用，以及伺服系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)及刀具設(shè)計(jì)和制造水平的提高，出現(xiàn)越來(lái)越多的高速高效加工中心：主軸轉(zhuǎn)速高、進(jìn)給速度和加速度快、換刀時(shí)間短、雙主軸和多主軸的設(shè)計(jì)，大扭矩電機(jī)提供強(qiáng)力切削等。
 
　　3.綠色化
 
　　采用更加節(jié)能的電機(jī)和全新的控制邏輯，最大限度的降低電能消耗；使用潤(rùn)滑脂代替潤(rùn)滑油對(duì)移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)零部件進(jìn)行定量潤(rùn)滑，降低對(duì)環(huán)境的污染；在切削加工時(shí)用微量潤(rùn)滑技術(shù)取代傳統(tǒng)切削液，減少切削液用量，配合空氣凈化系統(tǒng)，減小對(duì)空氣的污染。
 
　　4.智能化
 
　　隨著以SIEMENS、FANUC、HEIDENHAIN、科德數(shù)控、北京精雕、華中數(shù)控等為代表的智能數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，依托日益強(qiáng)大的數(shù)控系統(tǒng)功能及自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)控制、自動(dòng)管理、模擬仿真、狀態(tài)監(jiān)控、加工優(yōu)化、RTCP自動(dòng)標(biāo)定等技術(shù)應(yīng)用，機(jī)床智能水平大幅提高。
 
　　四、對(duì)國(guó)產(chǎn)五軸機(jī)床發(fā)展的建議
 
　　結(jié)合本次參展和行業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)國(guó)產(chǎn)五軸機(jī)床發(fā)展提兩點(diǎn)建議：
 
　　1.總的來(lái)說(shuō)，國(guó)產(chǎn)高端五軸機(jī)床在不同領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景，目前發(fā)展迅猛，無(wú)論是立臥轉(zhuǎn)換五軸、龍門五軸、車銑復(fù)合五軸等，展商明顯增多。
 
　　2.國(guó)產(chǎn)五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)有所創(chuàng)新，但是變化不大。如何能在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中占據(jù)一席之地，建議回歸產(chǎn)品的本源——產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)以用戶需求為導(dǎo)向，立足自身優(yōu)勢(shì)，深化產(chǎn)學(xué)研合作，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量控制，只有這樣才能不斷縮小同國(guó)際領(lǐng)先產(chǎn)品的差距，更好提升品牌價(jià)值。
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