CIMT2009展出各种大型、重型等数控机床的数量明显增加,如大型和重型龙门加工中心、数控重型车床、数控大型镗铣床及其他重型数控机床等令人眼花缭乱目不暇接,相比较而言立式加工中心就不是那么突出了。但是立式加工中心因其发展较早,技术比较成熟,同时具有高速、高精度等特点,因而在中小零件及中小模具加工中具有不可替代的优势,所以本届展会数量最多的还是立式加工中心。纵观本届展会立式加工中心的发展趋势仍是:高效、高精、高速,同时也可看到五轴联动机床、机床的复合化、与机器人有效的结合提高生产效率及“绿色生态机床”也是今后立式加工中心发展的主方向。
由中国机床工具工业协会主办的第十一届中国国际机床展览会(CIMT2009)于2009年4月6~11日首次在北京新国际展览中心隆重举行。该届展会有来自28个国家和地区的1200多家厂商参展,各参展商纷纷展出自己最新的产品和技术。此次机床展也体现了我国机床行业的最高水平,因而吸引了全球的目光。
高效、高精、高速的发展趋势
随着国民经济飞速发展,制造业向着高、精、尖方向发展,特别是汽车、船舶、纺织、电子技术、航空航天的迅猛发展,对机床的精度和生产效率要求也越来越高,主轴转速12 000r/min以上、快移速度大于40m/min的高效高精机床已经是机床行业流行的趋势。
如本届展会上南通科技投资集团股份有限公司展出的“VH1100高速立式加工中心”就是一件代表之作。
该机床主体结构采用门型结构,以增强机床的刚性,且有利于充分利用加工空间。X ,Y 坐标轴分别采用直线电动机驱动和双直线电动机同步驱动,具有结构简单、进给速度快 (X ,Y 轴快速移动速度可达到120m/min) 、加速度大、动态响应快、定位精度高、随动性好等特点。Z 轴采用双丝杠伺服电动机同步驱动,并放弃传统的配重方式,该公司使用具有自主知识产权的双丝杠驱动专利技术来解决滑枕驱动问题,取得了良好的效果,Z 轴快速移动可达80m/min。机床定位精度(双向):X 、Y /0.016mm;Z /0.013mm,重复定位精度(双向):X 、Y /0.011mm;Z /0.01mm。主传动采用电主轴直驱技术,最高转速可达20 000r/min。刀具交换系统采用伺服驱动的高速换刀系统,该系统通过提高机械手的动作速度和动作配合的准确性从而达到提高换刀速度的目的,伺服驱动正是从驱动速度和控制方式两方面确保了机械手的速度和准确性的要求,该机床最快换刀时间(T-T)可达1.2s。直线电动机的使用对周围环境要求很高,因而对防护的密闭性很严格,同时因移动速度高,普通的导轨防护装置是不能够使用的。该机床设计上使用了新颖的循环防护板结构的防护装置,在加工区,无接缝的防护钢带被夹持在贴有塑料导轨板的导向槽内,导向槽与钢带的配合是该技术的关键。该机床使用数控系统为:FANUC 31i 。
大连机床集团展出的MDV-95双驱动立式加工中心,该机床显著特点为高精度、高速度、高刚性。机床的X 、Y 、Z 三个坐标丝杠全部采用先进的中空冷却技术,有效地控制了机床加工运动过程中的发热变形问题,提高了机床的加工精度。此外,机床具有温度补偿功能,在机体的主要位置装有温度传感元件,通过数控系统分析并补偿坐标的位置实现机床高精度。本机床的定位精度:±0.008mm/X ,±0.005mm/Y 、Z ,重复定位精度:±0.003mm/全长。主轴采用变速齿轮传动结构,最高转速达6000r/min(8000r/min可选),并具有两挡齿轮变速,可在满足低速切削要求的同时满足高速加工要求。并有13 000r/min电主轴可供选项。X 、Y 、Z 三个坐标导轨采用了高刚性进口贴塑板淬火导轨滑动副,其快速移动速度达X 、Y :20m/min,Z :15 m/min。机床的机械手在换刀过程中将主轴松、拉刀通过凸轮连动实现快速换刀(换刀时间:2s)。
德国巨浪有限公司FZ08W双工作台立式加工中心,专利设计的“篮式”刀库使FZ08W换刀速度达到(屑-屑)1.5s,三轴快移速度高达60m/min,15 000r/min的高速主轴且可选配40 000r/min,2.5g 的高加速性能,以及数控双交换工作台,真正实现了高速、高效。
以上几台机床只是立式加工中心机床高效、高精度、高速的代表,在CIMT2009展会上,这种类型的机床还是比较多的,从中可以看出高效、高精度、高速已成为立式加工中心的一种发展趋势。
立式加工中心五轴联动的趋势。
五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高,专门用于加工复杂曲面的机床,这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等行业,有着举足轻重的影响力。
本届展会北京机电院高技术股份有限公司展出的“XKR25五轴联动立式加工中心”是一种具有双摆转台的小型五轴联动立式加工中心。该机床总体布局为三个直线轴都布置在机床的后部,即刀具运动系统三个轴均为闭环控制。机床的前部装有力矩电动机直接驱动的摇篮式双摆转台,即A 、C 轴,因为直接使用力矩电动机传动从而省略机械传动副,所以从根本上消除了机械传动副本身的传动误差和机械传动副本身产生的振动及机械传动磨损带来的精度衰减,同时提高了机床的精度保持性,使定位精度可以大幅提高。双摆转台采用气、液自动平衡机构,可使转台在停电、急停状态下实现原位保持。三个直线轴及两个回转轴均有闭环光栅尺。该机床主要技术参数如下:A 轴行程-10°~+100°;B 轴行程360°;快速移动X 、Y 、Z为30m/min;A 轴为50r/min; B 轴为150r/min;主轴转速可达24 000r/min;X 、Y 、Z 定位精度为0.020mm,重复定位精度为0.012mm;A 、C 定位精度为28",重复定位精度为16"。该机床是目前用途最广的五轴联动机床。
大连机床集团有限责任公司展出的V DW500五轴立式加工中心,该机床主体采用国际最流行的立柱移动三直线坐标结构和“ 3+ 2”的结构形式,A 、C 轴采用内置式全数字交流伺服电动机驱动, 全闭环控制, 整机布局合理、结构紧凑, 具备高速度、高精度、高刚性等特点。
该机床主要技术参数如下:X 、Y 、Z 轴快移速度30m/mi n;A 、C 回转轴快移速度17r/mi n;主轴最高转速9000r/mi n;A 轴可旋转角度-40°~+90°;C 轴360°;X 、Y 、Z 轴定位精度0.0lmm。特别值得一提的是该机床所使用的控制系统为国产大连数控系统。VDW500特别适用于五轴联动的各种复杂3D曲面的恒速加工和五面加工。因此,在航空、航天、船舶、能源、汽车工业等领域得到了广泛的应用。
五轴联动数控机床的应用,其加工效率相当于两台三轴机床,甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资,大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。市场的需求推动了我国五轴联动数控机床的发展。通过近十年的发展,我国的五轴联动机床取得了飞速的发展,已经达到或接近了国外发达国家的水平,为国产机床工业的崛起做出了巨大贡献!
机床的复合化,与机器人的有效结合提高了生产效率
为了提高生产效率,最大限度降低生产成本,把工业机器人同机床有效地结合在一起,让机器人从事简单而且重复的劳动,不但可以节省大笔的人工费用,同时,机器人不会疲劳且不会产生错误,因而对生产质量的稳定起到了很大的作用。
四川长征机床集团有限公司展出的“KVC650M立式加工中心”,机床与一台工业机器人结合,机器人对机床进行自动上下料,取下加工完成的零件,摆放整齐之后,并把毛坯零件准确地安装在机床的工装夹具之上,动作准确,效率极高。
机床更注重细节处理和环境保护
“绿色生态机床”是近年来机床行业的一种发展趋势,其强调了机床、环境、人三者之间的关系,目地是大幅度提高机床生产效率的同时降低对环境的影响和对操作者健康的危害。通过本届展会我们可以看到展出的立式加工中心机床几乎全部采用全封闭防护,且在细节和外观的处理上更是进步很大,无论是外护罩钣金,还是表面的油漆质量,以及防止切削液渗漏方面都很完美。特别对于切屑以及润滑油、液压油处理和回收方面也使用了很多的方法,如:磁性排屑机、油水分离装置等,力求把机床对环境的污染及对操作者的危害降低到最低限度。
结语
过CIMT2009我们可以看到我国机床行业近几年来取得了巨大的进步,在一定领域已经接近,达到或超越发达国家的技术水平。中国不仅要做世界制造业的大国,更要做世界制造业强国!
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