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從CIMT2011看龍(lóng)門(mén)機床的發展
2011-9-28  來源:《數控機床市場(chǎng)》雜誌  作者:安徽(huī)晶(jīng)菱機床製造有限公司 王延甲

      CIMT2011第十二屆中國國際機床(chuáng)展覽會於4月11日在(zài)北京(jīng)隆重召開。國內外眾多機床製造廠商紛紛展出了自己最新的產品和技術,使本屆展(zhǎn)會吸引了全(quán)球的目光。作為大型、重型機(jī)床類產品的數(shù)控龍門(mén)類(lèi)產品更(gèng)是飛速發展,異軍(jun1)突起成為(wéi)本屆機床展的一大亮點(diǎn)。據不完全統計此次展會共有國內十餘家機(jī)床廠家展出(chū)龍門類產品20餘(yú)台,其展(zhǎn)品無論是在性能、精度(dù)、結構和功能多(duō)樣化方麵與過去幾年(nián)比較都有了一個質的飛躍,另人(rén)眼花繚(liáo)亂,目不暇接。通過本屆展會可以了解(jiě)我國裝備製造(zào)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床據(jù)不完全統計大概在20餘台,其(qí)中比較有特色的展(zhǎn)品如以(yǐ)下表(biǎo):

廠商

展品名稱型號工作台(tái)尺寸行程控製係統備注
威海華東數控數控動梁龍門移(yí)動式鏜銑床XKW2850/5×2005000×20000X軸:25000Y軸:7300Z軸:1500W軸:3720西門子840D 
大連機床集團動梁(liáng)數控(kòng)龍門鏜銑床XK21404000×12000X軸:13000Y軸:5600Z軸:1500W軸:3500西門子840D 
沈陽機床橋式五軸(zhóu)加工中(zhōng)心GMC2590U2500×9000X軸:8000Y軸:2700Z軸:1400FIDIAC20五(wǔ)軸聯(lián)動(dòng)
青(qīng)島歐科定梁數控龍門(mén)鏜銑床GMK24153000×1500X軸:3000Y軸:2200 Z軸:850西門(mén)子(zǐ) 
日發(fā)動柱動梁式(shì)龍門(mén)鏜銑加工中心RFMP160353000×16000X軸:17000Y軸:4980Z軸:1300W軸:1500西門子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
台灣高明動梁龍門型五(wǔ)麵(miàn)加工機KMC-3000SR-H3000×2500X軸:3230Y軸:3200 Z軸:700W軸:1100FANUC-31i五麵體
廠商展品名稱(chēng)型號工作台(tái)尺寸行程控製係統備注
三菱重工動梁龍門型五麵加工機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心MCR-B2500×4800X軸:5000Y軸:3700 Z軸:800W軸:1300FANUC-31i五麵體
西班牙(yá)CORRED數控龍門式五(wǔ)麵加工(gōng)中心FP50/502500×5000X軸:5000Y軸:3800Z軸(zhóu):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(xīn)XHV2525×605000×6000X軸:6500Y軸:6000西門子840D五軸聯動
寧(níng)波(bō)海天動梁五麵龍門加工中心HTM30GLE2500×8000X軸:8500Y軸:3900Z軸:1000W軸:1200西門子840D五軸聯動

二、數控龍(lóng)門機床(chuáng)的發展趨(qū)勢
    縱觀整個機床展,發現龍門型鏜銑床的發展有以下幾個趨勢。
    1、大型化發展趨勢愈加明顯,通過以上列表我們不難看出龍門類產品有向大型化發展的趨勢,這其中(zhōng)的(de)原因是國防、航空、航天事業的發展和(hé)能源等基礎產業裝(zhuāng)備(bèi)的大型(xíng)化需要(yào),因而促進(jìn)了相關機床產品的大型化發展趨勢,為了緊(jǐn)隨這一趨勢,眾多生(shēng)產廠(chǎng)家都將產品(pǐn)越做越大。本次展會總計展出的20餘(yú)台數控龍門鏜銑床和龍門加工中(zhōng)心,幾乎所(suǒ)有的台麵寬度都在2米及以上(shàng)。為了滿足用戶對龍門機床超大過寬,超大過高及超大的行程要(yào)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(lái)看動柱、動梁類龍門機占了(le)相當大的比例(lì),幾乎可達一半以上。可見“大”成了本屆展會龍門類機床給(gěi)我們的第一印象,同時也是一種發展趨勢。
    其中最大一台展品為威海華東數控XKW2850/5×200數控(kòng)動梁龍門移動式鏜銑床(見圖1),工作(zuò)台尺寸達到5000×20000,龍(lóng)門最(zuì)大過寬6300,主軸端麵到台麵(miàn)距離200~5000。其(qí)次(cì)為浙江(jiāng)日發的動柱動梁式龍門鏜銑加工中心RFMP 16035,工作台尺寸3000×16000,龍門最大過寬3500。主軸端麵到台麵距離200~3000。大連(lián)機床集團動梁數控龍門鏜銑床XK2140(見圖2),工作台尺寸4000×12000,龍門(mén)最大過寬4500。龍門類機床向大、重型方向發展的趨勢由(yóu)此(cǐ)可見。
    


                圖1                                                                             圖2

 2、“精”是本屆展會給我們留下(xià)的又一個印象(xiàng),也是龍(lóng)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,外型精致等幾個方麵。超高的精度,猶如藝術品般的外形把機床的製造做到了極致(zhì)。
    其中最有代表性的是三菱重工展出的動梁龍門型五麵加工機MVR30(見圖3)該機床配置周(zhōu)到,做工精細,外形美觀可實現自動換頭,立臥自動換刀,換(huàn)頭過(guò)程大致(zhì)隻有30秒左右,同時該機床根(gēn)據需要可配置一(yī)百餘種附件頭,刀庫采用橫梁跟蹤方(fāng)式,通過使(shǐ)用液壓氣缸的旋轉(zhuǎn)機構以(yǐ)及主軸(zhóu)移動中的同時動作,縮短刀具交換時間。換刀時間5秒左右,效率之(zhī)高令人歎服。X,Y軸:20m/min;Z軸:10 m/min;W軸:3 m/min。為了提高精度且最大限度地減少由於室溫變化而造成(chéng)的機械結構的變位,確保加工的高精度,在橫梁的背麵安(ān)裝有熱(rè)平衡壁板(見圖4)。同(tóng)時(shí)為了防止進給軸發熱,對進給軸承托架也采用由冷卻潤滑油循環,有效地消除了進給電機的發(fā)熱。還對滾(gǔn)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(le)防(fáng)止滑座左右移動時橫梁(liáng)發生傾斜,使用兩排(pái)三菱精密標尺以及通(tōng)過雙係統進給(gěi)驅動機構的同步(bù)運行來確保其水平度(dù)。而且,橫梁移動可以(yǐ)與(yǔ)滑座位(wèi)置無(wú)關,橫梁重複(fù)定位精度達(dá)0.005mm。潤滑裝置(zhì)、空氣閥設(shè)備、機械的排放油回收裝置等都接近機械操作部位,集中配置於右立柱側麵,使給油作業、廢油處(chù)理、裝置維護作業等(děng)保養管理變得簡單(dān)易行(háng)。

              
                     圖3                                                                圖4


    在精細這方(fāng)麵國內機(jī)床與國外機床相比還是有(yǒu)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,同時也在努力縮小這個差距,尤其是國內比較知名的廠商如北一(yī),沈陽,大連等,他們在努力(lì)提高精度的同時也在改(gǎi)變國產機(jī)床不重視外觀這個觀念,展會中這(zhè)幾個大廠展出的展品也是精工細作,外形美觀毫不遜(xùn)色於國外機床(chuáng)。
    3、五麵體、五軸聯動龍門類機床成為發展的(de)又一主流趨勢。功(gōng)能趨於多樣化(huà)更適合於各類複雜零件及模具的加工,操作簡(jiǎn)便,使機床的(de)整體結構(gòu)更人性化,把操作者勞動降到最低,同時在最大程度(dù)上提高勞動生產率,這(zhè)就是發展(zhǎn)五麵體,五軸聯動機床的根本(běn)目標。在展會上(shàng)五麵體、五軸聯動龍門機床幾乎(hū)占了(le)整個龍門類機(jī)床(chuáng)產品的一半(bàn)以上。
    其中比較有代表性的有(yǒu)如下機床: 沈陽機床股份有限公司展出(chū)的GMC2590u橋式五軸加工中(zhōng)心(見(jiàn)圖5),X,Y,Z軸快(kuài)速移動可達24m/min.A,C軸快(kuài)速移動為10r/min,轉角為A軸:+95°,-110°;C軸(zhóu)為±360°.A/C軸(zhóu)定位精度6″/6″;重複定位(wèi)精度4″/4″,控製係(xì)統采用FIDIA C20.主要(yào)應用於汽車工業(yè)中(zhōng)的(de)模具製造、大型鋼模和鑄(zhù)鐵模具的製造以及航空航天工業中的(de)複雜零件(jiàn)加工。
    濟南(nán)二機床展出的XHSV2525×60高架式五軸聯(lián)動鏜銑加工中心(見圖6)在前幾年的(de)展會中已(yǐ)經(jīng)多次展出但在本次展會中仍然(rán)是一個亮點,該(gāi)機床的(de)結構特點是:工作台為落地式平(píng)台,高架式床身分別放置在(zài)工作台兩側,橫梁安裝(zhuāng)在滑板上,沿床身縱向前後(hòu)移動(X軸),溜板(bǎn)沿(yán)橫梁導軌橫向左右移動(Y軸),滑枕沿溜板垂直上(shàng)下移動(Z軸),雙回轉擺動銑頭可實現繞(rào)Z軸旋轉(C軸)和Y軸旋轉(B軸(zhóu))。雙回轉擺動銑頭(tóu)其主軸為(wéi)電主軸,該銑頭能使刀具的軸(zhóu)線始終垂直於工件的被加工麵,實現“法向”加工。特別(bié)適(shì)合於航空航天(tiān)結構件(jiàn)、螺旋槳、模具型腔等複雜(zá)三維型麵工件(jiàn)的高(gāo)精度、高速度銑削。X軸(zhóu)采用最新直線電機直接驅動,裝有製(zhì)動單元和安全緩衝裝置;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)過建立振動阻尼、動態加速度模型(xíng),在確保機床整機剛(gāng)性的(de)前提下,盡量減輕了移(yí)動件的重量,使(shǐ)機床具有良好的快速響應特性。具有高轉(zhuǎn)速(sù)、高(gāo)速度、高加速(sù)度(dù)的特點。X、Y、Z軸均采用光柵尺實現(xiàn)全閉環控製;B、C軸采用高精度角度編碼器實現全閉環位置反(fǎn)饋。B、C軸傳(chuán)動采用諧波齒輪減速單(dān)元帶動消間(jiān)隙雙齒輪副旋轉,實現B、C軸旋轉運動(dòng),B、C軸分別設有液壓(yā)夾緊機構(gòu)。電主軸采用大接觸角(jiǎo)高速陶瓷球軸承,並配置了主軸的冷卻係統、軸承壓力(lì)空氣密封、主軸(zhóu)可矢量控製進行正/反轉、刀具自(zì)動拉(lā)緊—鬆開裝置、刀具夾緊放鬆檢測、無刀檢測(cè)、主軸錐孔空氣清潔(jié)、主軸軸承溫度監控等(děng)各種具有當今先進水平的裝(zhuāng)置。
    本屆展會與曆屆比較發現在以往展會(huì)中比較流行的龍門類機(jī)床中使用交(jiāo)換工作台之類的展品沒有出現,不能不說(shuō)是(shì)一種遺憾。
    通過展會我們可以看到我國機床行業近幾年來取得了突(tū)飛猛進的發展,特(tè)別是高端五軸(zhóu)聯動機床方麵。
      
                        圖5                                                                    圖6
 

三、龍門類(lèi)機(jī)床的關鍵功能部件
    數控機床發展的(de)水(shuǐ)平高低其中功能部件起到了極其重要的作用。近幾年(nián)來我國數控機床功能部件的發展取得了極(jí)大的進步,功能(néng)部件(jiàn)的發展和其專業(yè)化生產為機床製造廠提供功能完善、品質優良、運行可靠、結構標(biāo)準化且性(xìng)價比合適的選件,縮短機床新產品開發和製造周期.為數控機床的發展奠定了堅實的基礎。
    五軸聯動(dòng)機床是機床發展的主要趨勢,作為五軸聯動機床的關(guān)鍵功能部件擺(bǎi)角頭在本屆展會上有多家展出。
    北一展出了五軸聯動滑枕功能部件(見圖7),該擺角頭主運(yùn)動為齒輪傳動,可實現大扭(niǔ)矩切削。B,C軸由伺服電機(jī)經消隙齒輪傳動,並有液壓夾緊。擺角頭最大輸出功率為40kW,B,C軸最大扭(niǔ)矩7500Nm。
    濟(jì)南第二機床廠展出兩種(zhǒng)五軸聯動擺頭,其一(yī)為:VXD40電(diàn)主軸式力矩電機驅動A/C雙擺(bǎi)角數控萬能銑頭(見(jiàn)圖8),主軸采(cǎi)用電主軸功率40KW,主軸最高轉速24000r/MIN,A/C軸(zhóu)采用力矩(jǔ)電機直接驅動,並(bìng)采用液壓自動鎖緊,同時A/C軸采用全閉環控(kòng)製,A/C軸擺(bǎi)角範圍±110°/360°,最高轉速(sù)60r/MIN。其二為:SVX60A機械主(zhǔ)軸式(shì)A/C雙擺角數控萬能(néng)銑頭。主軸采用機械傳動,兩級變速,輸出功率60kW,轉速10~1600r/min,輸出(chū)扭矩2270N.m. A/C軸采用徑(jìng)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(tóng)時A/C軸采用全(quán)閉環控(kòng)製,A/C軸擺角範圍±110°/n×360°,最高轉速5r/MIN。
    國產關鍵零部件的自主(zhǔ)研發和生產極大的促進了國產高檔次(cì)數控機床的發展,特別是一些大型、重型高檔機床產品的製造,極大的促進了我國裝備工業的發展,抑製了國外高(gāo)端機床的壟斷地位。
                   
                      圖7                                                           圖8
 

四、結束語
    通過本屆展會我們可以看到我國數(shù)控(kòng)機床產品(pǐn)的總體發(fā)展(zhǎn)趨勢仍然朝高速、高(gāo)精、高可(kě)靠性、複(fù)合化、智能化(huà)、柔性化、集(jí)成化和開放性方向發展。高檔數控(kòng)機床已(yǐ)經成為本屆展會的主流,本(běn)屆展會的規模,不管是展出麵積還是(shì)參展商數量都是曆屆CIMT最大的,展品水(shuǐ)平也是曆屆CIMT最高的,集中展(zhǎn)示了我國機(jī)床行業自主創新的成果,體現了我國(guó)裝備工業(yè)的發展水平。有關統計數據顯示(shì),2009年,我國成為世界第(dì)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(bǐ)增長40.6%,顯示(shì)出了強(qiáng)勁的發展動力。我國的裝(zhuāng)備(bèi)製造業已(yǐ)進入一個飛速發展的春天。

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