【機床商務(wù)網(wǎng)欄目 科技動態(tài)】一、項目背景
 

　　航空工業(yè)是機床行業(yè)的用戶，對數(shù)控機床的需求特點是大型、復(fù)合、精密及多軸聯(lián)動等，并且要求數(shù)控機床具有高剛性、高精度、高效率。
 

　　航空制造設(shè)備領(lǐng)域隨著飛機需求量的劇增以及新型飛機的跨代發(fā)展而不斷發(fā)展。新一代飛機朝著輕質(zhì)化、高可靠性、長壽命、高隱身性、多構(gòu)型、快速響應(yīng)及低成本制造等方向發(fā)展，大量新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)不斷出現(xiàn)。新一代飛機的制造，對數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)的要求越來越高。
 

新型飛機及大型運輸機
 

　　目前，國內(nèi)航空制造企業(yè)所使用的中數(shù)控機床仍以進口為主，國產(chǎn)數(shù)控機床因技術(shù)成熟度、可靠性、自動化水平等原因，尚不能完全滿足航空領(lǐng)域的制造需求。近年來，國家采取有力措施，鼓勵國產(chǎn)數(shù)控機床和國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用示范，使國產(chǎn)數(shù)控機床和國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)批量使用成為發(fā)展趨勢。武漢華中數(shù)控股份有限公司、北京工研精機股份有限公司、濟南二機床集團有限公司、四川普什寧江機床有限公司與航空制造企業(yè)緊密合作，已經(jīng)取得了很好成績。
 

　　二、示范應(yīng)用
 

　　案例1：華中數(shù)控與北京工研精機股份有限公司合作生產(chǎn)的五軸加工中心應(yīng)用于航空制造領(lǐng)域
 

　　華中數(shù)控與北京工研精機股份有限公司緊密合作，針對航空裝備關(guān)鍵零件的數(shù)控加工需求，批量生產(chǎn)多種型號的五軸加工中心，全部配置華中數(shù)控HNC-848D高性能數(shù)控系統(tǒng)。目前，雙方合作生產(chǎn)的五軸加工中心已經(jīng)形成批量銷售，全部用于航空裝備制造領(lǐng)域重點企業(yè)的數(shù)控加工。
 

　　1.μ1000/5ST-400V立式五軸加工中心
 

　　(1)機床特點
 

　　μ1000/5ST-400V立式五軸加工中心具有一次裝夾完成銑、鉆、鏜、鉸、攻絲多工藝復(fù)雜曲面零件加工能力，特別適合于航空裝備制造等行業(yè)加工需求。
 

　　機床主要特點：主軸單元采用電主軸技術(shù)，A/C擺動軸力矩電機驅(qū)動，基礎(chǔ)件采用高強度鑄鐵并配置合理的加強筋結(jié)構(gòu)，剛性和精度保持性好，適用于復(fù)雜零件五軸五面加工。五軸RTCP功能，主軸高轉(zhuǎn)速20000r/min，工作臺ø400mm，X/Y/Z軸行程1000/560/510mm，C軸任意360°，A軸擺動-30°～+110°，X/Y/Z快移速度36/36/36m/min，定位精度0.006mm，重復(fù)定位精度0.004mm。
 

µ1000/5ST-400V五軸立式加工中心
 

　　(2)數(shù)控系統(tǒng)解決方案
 

HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)
 

　　數(shù)控系統(tǒng)主要功能：µ1000/5ST-400V五軸立式加工中心主要應(yīng)用華中HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)的五軸聯(lián)動、五軸RTCP、五軸RTCP速度校驗、五軸標(biāo)定、五軸定向加工、五軸定向刀具半徑補償、旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)誤差補償、刀具矢量編程、法向進退刀、在線刀具測量和工件測量、空間誤差補償、熱誤差補償和全閉環(huán)控制功能、智能產(chǎn)線的全開放式網(wǎng)絡(luò)接口功能、加工大數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能等高檔控制功能。
 

　　數(shù)控系統(tǒng)裝置、伺服驅(qū)動和電機配置清單(見下表)：
 

 

　　(3)應(yīng)用效果
 

　　該五軸立式加工中心，已經(jīng)在某重點航空裝備制造企業(yè)批量應(yīng)用，主要用于精密結(jié)構(gòu)件的高效、高精加工，滿足用戶加工需求。
 

　　2.μ2000/5SS-800H臥式五軸加工中心-高速型
 

　　(1)機床特點
 

　　μ2000/5SS-800H加工中心-高速型配置華中HNC-848C型高性能數(shù)控系統(tǒng)，具有一次裝夾完成銑、鉆、鏜、鉸、攻絲多工藝復(fù)雜曲面零件加工能力，適合于航空航天復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的高效加工。
 

　　機床主要特點：主軸單元采用電主軸技術(shù)，擺動A軸雙力矩電機驅(qū)動，高強度基礎(chǔ)件，前后床身整體鑄造，回轉(zhuǎn)工作臺采用高精度的蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，適用于復(fù)雜零件五軸五面加工。五軸RTCP功能，主軸高轉(zhuǎn)速8000r/min，主軸大輸出扭矩260N•m，工作臺800x800mm，X/Y/Z軸行程1400/1000/1400mm，B軸任意360°，A軸擺動-30°～+90°，X/Y/Z快移速度32/24/24m/min，定位精度0.008mm，重復(fù)定位精度0.004mm。
 

µ2000/5SS-800五軸臥式加工中心
 

　　(2)數(shù)控系統(tǒng)解決方案
 

HNC-848C數(shù)控系統(tǒng)
 

　　數(shù)控系統(tǒng)主要功能：北京工研精機股份有限公司µ2000/5SS-800H五軸臥式加工中心主要應(yīng)用華中HNC-848C數(shù)控系統(tǒng)的五軸聯(lián)動、五軸RTCP、五軸RTCP速度校驗、五軸標(biāo)定、五軸定向加工、五軸定向刀具半徑補償、旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)誤差補償、刀具矢量編程、法向進退刀、雙力矩電機同步、在線刀具測量和工件測量、空間誤差補償、熱誤差補償和全閉環(huán)控制功能、智能產(chǎn)線的全開放式網(wǎng)絡(luò)接口功能、加工大數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能等高檔控制功能。
 

　　(3)應(yīng)用效果
 

　　該五軸臥式加工中心-高速型已經(jīng)在某重點航空航天制造企業(yè)批量使用，主要應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)件高效、高精加工。
 

　　3.μ2000/5SS-800HF五軸臥式加工中心
 

　　(1)機床特點
 

　　北京工研精機股份有限公司μ2000/5SS-800HF五軸臥式加工中心配置華中HNC-848D型高性能數(shù)控系統(tǒng)，具有一次裝夾完成銑、鉆、鏜、鉸、攻絲多工藝復(fù)雜曲面零件加工能力，適合于飛機接頭類鈦合金難加工材料典型零件的加工。
 

　　機床主要特點：主軸單元采用電主軸技術(shù)，擺動A軸雙力矩電機驅(qū)動，高強度基礎(chǔ)件，前后床身整體鑄造，回轉(zhuǎn)工作臺采用高精度的蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，適用于復(fù)雜零件五軸五面加工。具備五軸RTCP功能，主軸高轉(zhuǎn)速6000r/min，主軸大輸出扭矩420N•m，工作臺800x800mm，X/Y/Z軸行程1400/1000/1400mm，B軸任意360°，A軸擺動-30°～+90°，X/Y/Z快移速度32/24/24m/min，定位精度0.008mm，重復(fù)定位精度0.004mm。
 

　　(2)數(shù)控系統(tǒng)解決方案
 

　　數(shù)控系統(tǒng)主要功能：該五軸臥式加工中心主要應(yīng)用華中HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)的五軸聯(lián)動功能、五軸RTCP功能、五軸RTCP速度校驗功能、五軸標(biāo)定功能、五軸定向加工功能、五軸定向刀具半徑補償功能、旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)誤差補償功能、刀具矢量編程功能、法向進退刀功能、雙力矩電機同步、在線刀具測量和工件測量、空間誤差補償、熱誤差補償和全閉環(huán)控制功能、智能產(chǎn)線的全開放式網(wǎng)絡(luò)接口功能、加工大數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能等高檔控制功能。
 

　　(3)應(yīng)用效果
 

　　該五軸臥式加工中心已經(jīng)在某航空制造企業(yè)批量使用，主要應(yīng)用于航空器多品種小批量結(jié)構(gòu)件高效、高精加工，滿足用戶加工需求。
 

　　4.μ2000/5SS-800H五軸臥式加工中心
 

　　(1)機床特點
 

　　北京工研精機股份有限公司μ2000/5SS-800H五軸臥式加工中心，配置華中HNC-848D型高檔數(shù)控系統(tǒng)，具有一次裝夾完成銑、鉆、鏜、鉸、攻絲多工藝復(fù)雜曲面零件加工能力。
 

　　機床主要特點：主軸單元采用電主軸技術(shù)，擺動A軸雙力矩電機驅(qū)動，高強度基礎(chǔ)件，前后床身整體鑄造，回轉(zhuǎn)工作臺采用高精度的蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，適用于復(fù)雜零件五軸五面加工。五軸RTCP功能，主軸高轉(zhuǎn)速6000r/min，主軸大輸出扭矩430N•m，工作臺800x800mm，X/Y/Z軸行程1400/1000/1400mm，C軸任意360°，B軸擺動-30°～+90°，X/Y/Z快移速度32/24/24m/min，定位精度0.008mm，重復(fù)定位精度0.004mm。
 

µ2000/5SS-800H五軸臥式加工中心
 

　　(2)數(shù)控系統(tǒng)解決方案
 

　　數(shù)控系統(tǒng)主要功能：該五軸臥式加工中心主要應(yīng)用華中HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)的五軸聯(lián)動功能、五軸RTCP功能、五軸RTCP速度校驗功能、五軸標(biāo)定功能、五軸定向加工功能、五軸定向刀具半徑補償功能、旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)誤差補償功能、刀具矢量編程功能、法向進退刀功能、雙力矩電機同步、在線刀具測量和工件測量、空間誤差補償、熱誤差補償和全閉環(huán)控制功能、智能產(chǎn)線的全開放式網(wǎng)絡(luò)接口功能、加工大數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能等高檔控制功能。
 

　　(3)應(yīng)用效果
 

　　該五軸臥式加工中心已經(jīng)在某重點航空制造企業(yè)批量使用，主要應(yīng)用于飛機鈦合金結(jié)構(gòu)件高效、高精加工，滿足用戶加工需求。
 

　　5.μ2000/5SS-800H五軸臥式加工中心-高速型
 

　　(1)機床特點
 

　　配置華中HNC-848D型高檔數(shù)控系統(tǒng)，具有一次裝夾完成銑、鉆、鏜、鉸、攻絲多工藝復(fù)雜曲面零件加工能力。
 

　　機床主要特點：主軸單元采用電主軸技術(shù)，擺動A軸雙力矩電機驅(qū)動，高強度基礎(chǔ)件，前后床身整體鑄造，回轉(zhuǎn)工作臺采用高精度的蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，適用于復(fù)雜零件五軸五面加工。具備五軸RTCP功能，主軸高轉(zhuǎn)18000r/min，主軸大輸出扭矩60N•m，工作臺800x800mm，X/Y/Z軸行程1400/1000/1400mm，B軸任意360°，A軸擺動-30°～+90°，X/Y/Z快移速度32/24/24m/min，定位精度0.008mm，重復(fù)定位精度0.004mm。
 

　　(2)數(shù)控系統(tǒng)解決方案
 

　　數(shù)控系統(tǒng)主要功能：該五軸臥式加工中心主要應(yīng)用華中HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)的五軸聯(lián)動功能、五軸RTCP功能、五軸RTCP速度校驗功能、五軸標(biāo)定功能、五軸定向加工功能、五軸定向刀具半徑補償功能、旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)誤差補償功能、刀具矢量編程功能、法向進退刀功能、雙力矩電機同步、在線刀具測量和工件測量、空間誤差補償、熱誤差補償和全閉環(huán)控制功能、智能產(chǎn)線的全開放式網(wǎng)絡(luò)接口功能、加工大數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能等高檔控制功能。
 

　　(3)應(yīng)用效果
 

　　配套華中數(shù)控HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)的µ2000/5SS-800H五軸臥式加工中心-高速型已經(jīng)在某重點航空制造企業(yè)批量使用，主要應(yīng)用于飛機鋁合金結(jié)構(gòu)件的高效、高精加工，滿足用戶加工需求。
 

　　案例2：華中數(shù)控與濟南二機床集團有限公司合作生產(chǎn)的高架式龍門五軸加工中心應(yīng)用于航空制造領(lǐng)域
 

　　華中數(shù)控與濟南二機床集團有限公司緊密合作，針對航空航天裝備關(guān)鍵零件的數(shù)控加工需求，批量生產(chǎn)配置華中數(shù)控HNC-848D型高檔數(shù)控系統(tǒng)的高架式龍門五軸加工中心XHSV2545*50。目前，雙方合作生產(chǎn)的五軸加工中心已經(jīng)形成批量銷售近10臺，全部用于重點航空航天裝備制造企業(yè)的關(guān)鍵零件的數(shù)控加工。
 

　　1.  機床特點
 

　　濟南二機床高架式龍門五軸加工中心機床XHSV2545*50龍門跨度大，適合航空、航天領(lǐng)域薄壁曲面零件、板筋、肋梁類零件、復(fù)雜型面的精加工、半精加工。
 

　　機床結(jié)構(gòu)采用樹脂砂鑄鐵和焊接結(jié)構(gòu)件的優(yōu)組合，考慮靜、動態(tài)載荷并由計算機進行設(shè)計，先進的熱處理時效工藝，大限度地消除了焊接和鑄造內(nèi)應(yīng)力，以提高機床的精度和剛性。
 

　　機床X軸使用龍門位置同步功能，采用滾珠絲杠、齒輪齒條驅(qū)動，裝有制動單元和安全緩沖裝置；Y、Z軸采用大導(dǎo)程的預(yù)載螺母滾珠絲杠傳動。運用現(xiàn)代設(shè)計方法，通過建立振動阻尼、動態(tài)加速度模型，在確保機床整機剛性的前提下，盡量減輕了移動件的重量，使機床具有良好的快速響應(yīng)特性；具有高轉(zhuǎn)速、高速度、高加速度的特點。A、C軸傳動采用力矩電機直接驅(qū)動，并分別設(shè)有液壓夾緊機構(gòu)。X、Y、Z軸均采用光柵尺實現(xiàn)全閉環(huán)控制；A、C軸采用高精度角度編碼器實現(xiàn)全閉環(huán)位置反饋。電主軸采用大接觸角高速陶瓷球軸承，并配置了主軸的冷卻系統(tǒng)。
 

機床整體結(jié)構(gòu)圖
 

機床電氣柜安裝圖
 

　　2. 數(shù)控系統(tǒng)解決方案
 

　　(1)數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、伺服電機配置
 

 

　　(2)數(shù)控機床應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)功能
 

　　該型號機床應(yīng)用華中HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)：高速高精控制算法、龍門位置同步功能、伺服力矩消隙功能、五軸聯(lián)動功能、五軸RTCP功能、五軸RTCP速度校驗功能、五軸標(biāo)定功能、五軸定向加工功能、五軸定向刀具半徑補償功能、旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)誤差補償功能、刀具矢量編程功能、法向進退刀功能、五軸大圓插補功能、空間誤差補償(垂直度、直線度、擾度補償功能)和全閉環(huán)控制、三維仿真功能、網(wǎng)絡(luò)功能、加工大數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能、基于加工大數(shù)據(jù)的工藝參數(shù)優(yōu)化、健康保障、斷刀檢測等智能化功能。
 

　　3. 應(yīng)用效果
 

　　該XHSV系列五軸聯(lián)動加工中心已經(jīng)在我國航空、航天、汽車等重點領(lǐng)域裝備制造企業(yè)成功應(yīng)用，主要用于航空航天大型鋁合金、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的高速、高效加工和大型汽車模具的半精和精加工。
 

機床應(yīng)用現(xiàn)場
 

加工試件
 

　　案例3：華中數(shù)控與四川寧江機床合作生產(chǎn)四軸臥式加工中心應(yīng)用于航空制造領(lǐng)域
 

　　華中數(shù)控與四川普什寧江機床有限公司(以下簡稱寧江機床)緊密合作，針對航空航天裝備關(guān)鍵零件的數(shù)控加工需求，批量生產(chǎn)THD63125四軸臥式加工中心，全部配置華中數(shù)控HNC-848D高性能數(shù)控系統(tǒng)。目前，雙方合作生產(chǎn)的四軸臥式加工中心已經(jīng)形成批量銷售，全部用于航空航天裝備制造領(lǐng)域重點企業(yè)的數(shù)控加工。
 

　　1. 機床特點
 

　　寧江機床THD63125四軸臥式加工中心廣泛適用于航空工業(yè)、汽車零部件、工程機械、模具、泵體閥門、輕紡機械、工業(yè)縫紉機、五金工具、船舶等行業(yè)中、小型箱體類零件和空間曲面多品種的批量加工。
 

　　主要特點：
 

　　(1)高動態(tài)性能：直線軸大加速度1.3g，進給速度20 m/min，快移40m/min。
 

　　(2)高加工精度：定位精度4μm，重復(fù)定位精度2μm，反向間隙2μm。
 

　　(3)雙工位工作臺：一個工作工位，一個待機工位，能夠有效減少裝夾輔助時間。
 

　　(4)伺服驅(qū)動刀庫：具有更好的分度精度，有效提高高速換刀穩(wěn)定性。
 

　　2. 數(shù)控系統(tǒng)解決方案
 

HNC-848D系統(tǒng)連接示意圖
 

　　數(shù)控系統(tǒng)主要功能：THD63125四軸臥式加工中心主要應(yīng)用華中HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)的多軸控制技術(shù)、圓柱插補、旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)誤差補償功能、刀具矢量編程功能、在線刀具測量和工件測量、空間誤差補償和全閉環(huán)控制功能、智能產(chǎn)線的全開放式網(wǎng)絡(luò)接口功能、加工大數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能等高檔控制功能。
 

　　3. 應(yīng)用效果
 

　　THD63125 四軸臥式加工中心已經(jīng)在航空工業(yè)、汽車、工程機械、模具、泵體閥門、輕紡機械、工業(yè)縫紉機、五金工具、和船舶等行業(yè)中、小型箱體類零件和空間曲面多品種的批量加工等領(lǐng)域中實現(xiàn)批量應(yīng)用。其產(chǎn)線功能、大數(shù)據(jù)采集功能和監(jiān)控功能滿足了無人化工廠領(lǐng)域的生產(chǎn)需求。
 

航空航天企業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場
 

　　三、項目經(jīng)驗：
 

　　1. 關(guān)鍵設(shè)備，自主可控
 

　　華中數(shù)控與北京工研精機、濟南二機床、寧江機床及航空制造企業(yè)緊密合作，結(jié)合飛機典型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工工藝，以飛機結(jié)構(gòu)件中梁、框、肋、壁板、接頭等為主要加工對象，選用全國產(chǎn)數(shù)控機床建立結(jié)構(gòu)件切削加工單元(鈦合金、鋁合金大、小型結(jié)構(gòu)件加工單元等)，努力實現(xiàn)航空制造領(lǐng)域關(guān)鍵數(shù)控裝備的自主可控。
 

　　2. 綜合使用，提高效率
 

　　機床工具企業(yè)與用戶聯(lián)合進行國產(chǎn)數(shù)控機床(配套國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)、國產(chǎn)功能部件)及其技術(shù)的高效、穩(wěn)定性研制。對應(yīng)用驗證后的數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)、功能部件等進行集中示范應(yīng)用，結(jié)合飛機典型結(jié)構(gòu)件高效數(shù)控加工技術(shù)，對國產(chǎn)數(shù)控機床、國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)、功能部件及其技術(shù)進行改進，優(yōu)化其應(yīng)用性能，提高了零件加工效率。
 

　　3. 聯(lián)合攻關(guān)，協(xié)同創(chuàng)新
 

　　機床工具企業(yè)與航空制造企業(yè)緊密合作，通過在航空制造領(lǐng)域?qū)嵤?yīng)用示范工程，實現(xiàn)了合作模式創(chuàng)新，形成了穩(wěn)定的、可持續(xù)、開放式的產(chǎn)學(xué)研用戰(zhàn)略聯(lián)盟。并且形成了系列標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范整體解決方案，為下一步推廣應(yīng)用提供了支撐。

    （供稿：武漢華中數(shù)控股份有限公司，北京工研精機股份有限公司，濟南二機床集團有限公司，四川普什寧江機床有限公司）