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KMC 800 SU五軸立（lì）式加工中（zhōng）心的研發與應用

2019-8-16 來源：- 作（zuò）者：-

一、概述（shù）

在機器製造中（zhōng），機（jī）床所擔負的加工工作量（liàng）占機器總製造工作量的40%-60%，機床在國民經濟現代（dài）化的建設中起著重要作用。其中，五軸加工中心是（shì）一種科技含量高、精密度高，專門用於加（jiā）工（gōng）複雜曲麵的機床，並對一個國家（jiā）的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高（gāo）精醫療設備等（děng）行業有著舉足輕重的影響力。

隨著國內航空、航天（tiān）、軍工、汽車等（děng）工（gōng）業的快速發展（zhǎn），以及鋁（lǚ）合金等新（xīn）材料的應用，對數控機（jī）床的高速化、高精（jīng）度化（huà）、功能複合（hé）化、智能化（huà）等要求越來越高，國產五軸機床的研發（fā）與創新也愈發（fā）迅猛。

在基（jī）於（yú）企業所建立（lì）的“全技術鏈、全產業鏈、全人才鏈（liàn）”的完整（zhěng）發（fā）展模式（shì）之下，光洋集團充分整合了企業在（zài）自主化（huà）高檔數控係統、伺（sì）服驅動（dòng）、電機、精密（mì）轉台等關鍵功能部件方麵的優勢，科德（dé）數控打造出了以KMC係列五軸銑車複合立式加工中心為主打的一個（gè）又一個自（zì）主係列（liè）產品（pǐn）。目（mù）前，科德數控KMC係列五軸（zhóu）立式加（jiā）工中心擁有KMC400S、KMC600S、KMC800S、KMC1250S全係列型號產品。

二、產品性能介紹

數控（kòng）機床在（zài）數字化控製下實現工（gōng）件與刀具間任意軌跡的相對運動，從而實（shí）現各種（zhǒng）型（xíng）麵的加工。在（zài）實際應用中，由於零件複雜程度越來越高，許多零件加工需要在（zài）一次裝卡下（xià）完成盡可能多的（de）表麵加工，甚至完（wán）成（chéng）複雜凹曲麵和異形腔體（tǐ）的加工，於（yú）是誕生了五軸機床，即（jí）在傳統三坐標基礎上加入回轉坐標，以實現特殊工件和刀具間姿態調整的要求。

科德數控研發生產（chǎn）的（de）KMC800S係列五軸立式加（jiā）工中心采用模塊化設計（jì）概念，具（jù）有更大（dà）的作業空間，更小的幹涉，更強的切削剛度，更高的速度和精度，更緊湊的安裝空（kōng）間及下述特點。

1. 改良的龍門框架及整機結構設計

KMC800S係列（liè）五軸立式加工中心的結構采用（yòng）改良的龍（lóng）門框架設計，三個軸在刀具上（shàng），兩個旋轉軸在工件上，達到最優的主軸支撐；各軸的（de）驅動和導軌都在加工區域（yù）之外的上方（fāng），不會受加工時（shí）產生的切屑（xiè）等因素的影響，大（dà）大降（jiàng）低故障率；主軸內（nèi）置於垂直的Z向滑枕中（zhōng），借鑒立式坐標鏜的經典結構（gòu）；主軸不會受到擺動的（de）影響，所以（yǐ）刀具長度不會影響擺臂長度而影響擺動誤差，擁（yōng）有更好的主軸剛性（xìng）；數控回轉擺動工作台（tái）實現雙壁支撐，Y軸采用四導軌支撐和（hé）位於中心的主驅動；A軸擺動角度為（wéi）－130°~＋130°。環形刀庫（kù）與機床床身融為一體，結構簡單，節（jiē）省空間。

2. 人造理石床身

KMC800S係列五軸立式加工中心（xīn）采用人造理石為床體（tǐ）主要材（cái）料。人（rén）造理石材（cái）料熱膨脹係數（shù）僅為鑄鐵的1/20，具有更好的環境適應（yīng）性（xìng），更小的（de）熱變型誤差；人造理石阻尼是鑄鐵的6倍，具有更好的吸收振動的能力，降低切削振動對機（jī）床傳動部件的影響（xiǎng）；人造理石床身製造工藝采用常溫固化，沒有鑄鐵冷卻不均導致的內應（yīng）力，是國際上精密（mì）機床優選的床身材料。

3. 直驅技術

KMC800S係列五軸（zhóu）立（lì）式（shì）加（jiā）工中心采用直驅技術，加工中心的旋轉軸采用（yòng）力矩電機替代傳（chuán）統的齒輪傳（chuán）動（dòng）、蝸輪蝸杆（gǎn）傳（chuán）動、滾珠絲杠傳動等機械傳動。通（tōng）過力矩電機作為（wéi）回轉坐標主要驅動技術。直驅技術具有動態響應能力好、無反向間隙（xì）、無傳動機械磨損等顯著優勢。直驅技術已經成為當前國際上精密高速機床重要的技術（shù）路線。U型和MT型分別配（pèi）置低速（sù）力矩電機和高速力矩電機，均可滿足銑削和車削要求的良好的精度和動態性能。

4. 雙驅技術和重心（xīn）驅動

KMC800S係列五軸（zhóu）立式加工中心通過雙驅技術（KMC800標配，KMC400選配）實現搖籃（lán）式（shì）轉（zhuǎn）台的重心驅動，可以使機床得（dé）到更強勁（jìn）、更平穩的驅動，能夠有效地（dì）抑製振（zhèn）動，消除反向間隙（xì），為用戶提供了理想的加工性能。

5.激光幹涉反饋

KMC800S係列五軸立式加工中心可（kě）以選配激光幹涉反饋係統，將長（zhǎng）度反饋係統提（tí）升至激（jī）光波長基（jī）準，自帶環境（溫度、氣壓）補償，可以控製工作台定位（wèi）精度達到（dào）0.5μm，滿足用戶特殊的超高精度要求。

6.高動態響應技術

科德在機床（chuáng）設計階段十分重（chóng）視運動部件動態性能優化（huà），重視高（gāo）剛度輕量化設計和機械運動部件的動力匹配。在機床訂單配置和調試階段，可以根據用戶特殊需求，配置更高扭矩慣量比的高性能電機及驅動，進一步（bù）進行機床（chuáng）每一個運動坐標的驅動參數（shù）的（de）優化，使機床的動態性能滿足用戶的需求。

三、關（guān）鍵（jiàn）技術應用情況

數控技術是衡量一個國家製造業現代（dài）化程度的一個核心標誌，在現代製造行業（yè）中（zhōng），作為（wéi）先進製造的核心設備，數控係統（tǒng）的功能和性能對製（zhì）造業的自動化、集成化、柔性化及智能化起著至關重要的作用（yòng），以它為基礎平台的相關（guān）技術水平高低已（yǐ）成（chéng）為衡量一個國家的工業現代化水平的重要指標。

依（yī）托自（zì）主研發、擁（yōng）有自主知識（shí）產權的全數字總線開放式（shì）高檔數控係統，光洋集團長期堅持踐行“產學研用”深度融合的戰略，與高校緊密合（hé）作，實現前沿（yán）創新。科德數控專心致力（lì）於機床精度的提升，以完整的數控方案（àn）為（wéi）用戶創造價值。

科德（dé）五軸數控係統支持多個控製（zhì）過（guò）程並發，既可以同時控製多個加工（gōng）過程（chéng），而且可（kě）以是（shì）不同機床上的不同加工任（rèn）務，也（yě）可以是單台機床上多（duō）主軸上的不同（tóng）加（jiā）工任務。

高端五軸數控係統（tǒng）三大基礎技術包括（kuò）：

1. 高（gāo）速的信（xìn）息交互（hù）——G-lNK光纖運動控製現場（chǎng）總線

采用100Mbps的高速光纖介質，將數控係統的控製指令（lìng）送達每個伺服驅動裝置，並保證嚴格同步運（yùn）行；將包（bāo）括機床各坐（zuò）標位置、負載率、溫度等在內的物理量傳回數控係統。

2. 精準的高頻度控（kòng）製調度——GRTK內核（hé）

實現每秒數千次的精確控製任務調度，使運動控製運算、邏輯控製（zhì）運算、人機交互高效有序運行，對鍾響應延遲1/100000秒，在GNC62中支持多核CPU，最大限度地充分利用高性能數控係統處理器（qì）運算資源。

3. 精密的位置（zhì），角度感（gǎn）知——傳感細分技術（shù）

將來自直線／角度傳感器的信號進一步進行細分處理，進（jìn）一步提取1Vpp信號中包含有效精度（dù）的位置（zhì）／角度信息，最高提升（shēng）物理分辨（biàn）率達16384倍，細分處理器在1／5000000秒內瞬間（jiān）完成。獨特的激光幹涉全閉環控製技（jì）術，將長度反饋檢測精度提升到0.2μm，分辯率提升到1 nm，為精密機床控製提供（gòng）基礎（chǔ）技術保證。

四、成果應用及推廣

科德數控研製（zhì）的五軸機床已經批量應用於國內的航天、航空、能源等領域。部分導彈、航空（kōng）發動機、大飛機、核電葉片等高精尖產品的（de）製造線上也都有科德數（shù）控的（de）產品在運行。在實現了部分替代進口的同時，科德數控的五軸機（jī）床和關鍵功能部件產品也已經小批量出口德國（guó），開創了完全自主知識產權的高檔數控產品出（chū）口西方發達（dá）國家的先河。

未來，科德數控將（jiāng）在新園區，利用其地（dì）下恒溫恒濕（shī）廠房快速實現規模化生（shēng）產，逐漸實（shí）現批量替代進口，進而讓中國設計（jì）製造的高檔五軸機床和智能製造裝備所需的關鍵功能部件產（chǎn）品逐漸替（tì）代進口並擴大國際市場占有率，用中國的高端五軸機床裝備中國（guó）工業，推動我國智能化製造產業實現跨越式（shì）發展（zhǎn）。

（科德數控股份（fèn）有（yǒu）限公司）

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