【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 科技動(dòng)態(tài)】第十七屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)(CIMT2021)于2021年4月12-17日在北京中國(guó)國(guó)際展覽中心(新館)成功舉辦。據(jù)筆者統(tǒng)計(jì)，本屆展會(huì)上，有近30家境內(nèi)外展商展出了30多臺(tái)龍門式加工中心。
 

　　境內(nèi)部分展商有：寧波海天精工股份有限公司、通用技術(shù)集團(tuán)沈陽(yáng)機(jī)床有限責(zé)任公司、北一機(jī)床有限責(zé)任公司、山東蒂德精密機(jī)床有限公司、華東數(shù)控股份有限公司、山東威達(dá)重工股份有限公司、紐威數(shù)控裝備股份有限公司、南通國(guó)盛智能科技集團(tuán)股份有限公司、意特利(上海)科技有限公司、普銳米勒機(jī)床(東莞)有限公司、沈陽(yáng)泰格科技有限公司、寧波天瑞精工機(jī)械有限公司、珠海格力智能裝備有限公司、南京寧慶數(shù)控機(jī)床制造有限公司、河北發(fā)那數(shù)控機(jī)床股份有限公司。
 

　　境外部分展商有：意大利帕馬PAMA公司、OKUMA大隈機(jī)械(上海)有限公司、SNK新日本工機(jī)株式會(huì)社、三菱重工業(yè)(上海)有限公司、山崎馬扎克(中國(guó))有限公司、西班牙尼古拉斯克雷亞集團(tuán)公司、高鋒工業(yè)股份有限公司、高明精機(jī)工業(yè)股份有限公司、崴立機(jī)電股份有限公司。
 

　　下面就部分展品的特色作簡(jiǎn)要介紹。
 

　　1.寧波海天精工股份有限公司
 

　　GRU28Ⅱ×30龍門中心
 

 

　　機(jī)床具備銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸、攻絲、锪削等多種加工功能，零件一次裝夾可同時(shí)完成五個(gè)面上的孔系及平面加工，包括傾斜面、曲面、零件型腔內(nèi)部孔和平面的加工，廣泛應(yīng)用于模具、航空航天、軌道交通、船舶、家用電器、醫(yī)療等高端制造業(yè)。
 

　　機(jī)床主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：采用大框架、高剛性的龍門結(jié)構(gòu)，精度保持性好，配置完全自主研發(fā)的4000r/min強(qiáng)力主軸，主軸功率22/26kW，主軸扭矩866/1023N•m，主軸內(nèi)置雙列圓柱滾子軸承，輸出扭矩大；方滑枕采用全包容四面約束淬硬導(dǎo)軌，雙液壓油缸平衡，整套系統(tǒng)剛性強(qiáng)，具有強(qiáng)勁的切削能力和精度穩(wěn)定性；X、Y軸采用線軌結(jié)構(gòu)，配合大功率伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，提升動(dòng)態(tài)特性。該機(jī)床自主研發(fā)，技術(shù)水平處于國(guó)內(nèi)同行前列，可替代進(jìn)口產(chǎn)品。
 

　　2. 通用技術(shù)集團(tuán)沈陽(yáng)機(jī)床
 

　　GMC2040u橋式五軸龍門加工中心
 

 

　　本機(jī)床是針對(duì)鋁合金結(jié)構(gòu)件、復(fù)合材料零件等大型復(fù)雜曲面難加工件研發(fā)的優(yōu)秀產(chǎn)品，廣泛服務(wù)于軌道交通企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等，滿足了我國(guó)重要工業(yè)領(lǐng)域、重點(diǎn)行業(yè)對(duì)此類高端五軸機(jī)床的迫切需求。
 

　　本機(jī)床為橋式龍門結(jié)構(gòu)并采用模塊化設(shè)計(jì)，可快速響應(yīng)客戶的個(gè)性化需求，大幅縮短生產(chǎn)制造周期，同時(shí)也有利于客戶的后期改制。標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品直線軸采用直線導(dǎo)軌，快移速度可達(dá)25m/min，加速度可達(dá)3m/s2，定制產(chǎn)品快移速度最高可達(dá)60m/min。標(biāo)準(zhǔn)配置擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的沈陽(yáng)機(jī)床S2雙回轉(zhuǎn)擺動(dòng)銑頭，擺軸速度為60r/min，主軸轉(zhuǎn)速24000r/min，A、C軸定位精度為6″，各項(xiàng)指標(biāo)均已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。配置自主研發(fā)的i5智能數(shù)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程工藝指導(dǎo)、遠(yuǎn)程參數(shù)優(yōu)化等網(wǎng)絡(luò)化、智能化功能。
 

　　3.山東威達(dá)重工股份有限公司
 

　　GMC2232bu五軸橋式龍門加工中心
 

 

　　本機(jī)床采用最新的機(jī)型結(jié)構(gòu)，模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，左右床身底座和工作臺(tái)三大組件連結(jié)為一體的橋式床身結(jié)構(gòu)，一體式床身工作臺(tái)及立柱構(gòu)成U型框架結(jié)構(gòu)，大大提升了整體結(jié)構(gòu)剛性，適用于汽車模具、航空航天、印刷、包裝、紡織、軍工等各種機(jī)械加工領(lǐng)域。
 

　　機(jī)床立柱采用“蜂窩型”仿生學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，橫梁、滑板及滑枕均采用“箱中箱”結(jié)構(gòu)。橫梁的X軸采用雙立柱與重心驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高加工穩(wěn)定性。X、Y、Z軸采用“中空絲杠”及“螺母循環(huán)油冷”技術(shù)，X、Z軸采用雙滾珠絲杠同步雙驅(qū)技術(shù)，配合全閉環(huán)控制，提高精度和可靠性。另外，X軸配置德國(guó)阿爾法精密高精度行星減速機(jī)。X、Y、Z軸采用重載直線滾柱導(dǎo)軌，承載能力強(qiáng)；X、Y、Z軸采用油脂潤(rùn)滑系統(tǒng)，既綠色環(huán)保又可靠安全。滑枕兩側(cè)對(duì)稱布置平衡油缸，Z軸響應(yīng)速度快。內(nèi)藏式主軸設(shè)計(jì)，主軸最大轉(zhuǎn)速18000r/min，功率30/35kW，內(nèi)孔錐度采用HSK-A63，采用大功率精密主軸溫控水冷機(jī)。
 

　　機(jī)床配置意大利雙臂叉式五軸銑頭，力矩電機(jī)直驅(qū)，絕對(duì)式編碼器直測(cè)，精度永久，標(biāo)配雙螺旋及橫向鏈板排屑器。
 

　　4. 沈陽(yáng)泰格科技有限公司
 

　　TSC160140-LC龍門式鏜銑加工中心
 

 

　　本機(jī)床是專門針對(duì)小孔徑內(nèi)腔加工而研發(fā)的一款高性能6軸4聯(lián)動(dòng)龍門加工中心，具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)，采用圓滑枕、圓工作臺(tái)結(jié)構(gòu)形式，別具特色。圓滑枕為特殊合金鋼38CrMoAl，具有高剛性、高彈性、高滲透性及記憶性能，截面直徑φ340mm，可實(shí)現(xiàn)最小內(nèi)腔加工直徑φ345mm；滑枕行程1400mm，完全滿足超長(zhǎng)筒類零件加工。
 

　　機(jī)床橫梁升降W軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)直徑φ1600mm，采用大扭矩雙伺服電機(jī)+雙直角減速機(jī)同步驅(qū)動(dòng)，通過(guò)電氣預(yù)載實(shí)現(xiàn)C軸消隙，定位精度±4″，重復(fù)定位精度±2″。橫梁升降W軸采用雙伺服電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，絕對(duì)值光柵尺進(jìn)行閉環(huán)位置同步控制。X/Y/Z/W/C軸加速時(shí)間0.2秒，各軸性能匹配優(yōu)異。
 

　　5. 西班牙尼古拉斯克雷亞集團(tuán)公司
 

　　FOX40數(shù)控定梁龍門式加工中心
 

 

　　本機(jī)床具有先進(jìn)的設(shè)計(jì)新理念，外觀精美，功能強(qiáng)大，結(jié)合了龍門傳統(tǒng)的粗加工能力、加工效率、加工精度，三位一體。無(wú)論是粗加工還是精加工，其參數(shù)制定基于動(dòng)態(tài)加工需要都能滿足。
 

　　機(jī)床垂向軸(Z軸)滑枕采用水冷式摩擦導(dǎo)軌，全對(duì)稱設(shè)計(jì)，滑枕即使在最低位置時(shí)，仍能保持最佳性能，改善了機(jī)床的幾何精度，在溫度變化時(shí)，幾何精度穩(wěn)定。滑枕內(nèi)部有流動(dòng)的空氣循環(huán)冷卻，采用了實(shí)時(shí)溫控系統(tǒng)；滑枕截面大，尺寸540mm×550mm。立柱內(nèi)填充混凝土，加大了減震性。X、Y軸采用V型直線導(dǎo)軌，最大進(jìn)給速度均可達(dá)30m/min。
 

　　機(jī)床系統(tǒng)設(shè)置了待機(jī)功能和自動(dòng)關(guān)機(jī)功能，節(jié)省20%總能耗。標(biāo)配機(jī)械式五軸聯(lián)動(dòng)銑頭，內(nèi)孔錐度采用BT50，最大轉(zhuǎn)速4000r/min, 功率37kW；也可選配萬(wàn)能電主軸五軸聯(lián)動(dòng)銑頭。
 

　　本機(jī)床備有數(shù)十種各具特色功能的銑頭可供選配，還提供平旋盤、車削附件頭選用。
 

　　6. SNK新日本工機(jī)株式會(huì)社
 

　　RB-5MⅡ-E龍門式五面加工中心
 

 

　　本機(jī)床是高性能暢銷機(jī)型，可適應(yīng)鋼材、鈦合金、鋁合金等各種材質(zhì)加工。主要結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)：采用圓立柱、圓滑枕，實(shí)現(xiàn)橫梁、主軸頭全包結(jié)構(gòu)；減小主軸中心到立柱中心的間距，使橫梁與主軸頭的中心距離達(dá)到最小化，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的強(qiáng)力切削；主軸頭通過(guò)優(yōu)化材料厚度、加強(qiáng)筋位置，與舊機(jī)型RB-M相比，靜態(tài)剛性提高1.4倍，同時(shí)減輕了10%的重量。
 

　　(1)該系列機(jī)型圓立柱、圓滑枕采用離心鑄鋼管獨(dú)特技術(shù)，向高速水平旋轉(zhuǎn)的模具內(nèi)注入精煉鋼水，通過(guò)離心力作用，使鋼水均勻地緊密附著在模具內(nèi)壁，并在高圓度狀態(tài)下凝固。通過(guò)充分發(fā)揮公司致密強(qiáng)韌的高品質(zhì)離心鑄造管的特性，確保設(shè)備剛性。圓形立柱采用完全熱對(duì)稱、全包式，不會(huì)因環(huán)境變化導(dǎo)致立柱中心的傾斜，保證機(jī)床精度穩(wěn)定，確保高精度加工。
 

　　(2)圓滑枕截面直徑φ300mm，上下移動(dòng)(Z軸)采用硬軌和線軌相結(jié)合的“復(fù)合型導(dǎo)軌”，降低導(dǎo)軌的磨損，持久保持高剛性。工作臺(tái)前后移動(dòng)(X軸)、主軸頭左右移動(dòng)(Y軸)采用線性導(dǎo)軌，實(shí)現(xiàn)流暢、精確的定位。另外，機(jī)床采用大直徑滾珠絲杠，提高動(dòng)態(tài)精度，實(shí)現(xiàn)Z軸全行程強(qiáng)力切削。Y軸滾珠絲杠標(biāo)配中心冷卻功能，在確保長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定加工的同時(shí)，有效延長(zhǎng)滾珠絲杠壽命。用戶可以根據(jù)實(shí)際加工情況選配X軸/Z軸絲杠中心冷卻功能。圓滑枕相對(duì)于方滑枕，主軸頭蓋板設(shè)計(jì)更加緊湊，與舊機(jī)型相比體積減少12%，工件的接近性更好，加工時(shí)能夠使用最短的工具，加工現(xiàn)場(chǎng)的干涉檢查更加簡(jiǎn)便。
 

　　(3)機(jī)床標(biāo)配直角附件銑頭，客戶可根據(jù)需求選配多種附件銑頭。通過(guò)使用SNK獨(dú)自開發(fā)的4軸控制技術(shù)，使X、Y、Z、W軸都由數(shù)控控制，都能夠作為定位軸、加工軸使用。利用附件銑頭進(jìn)行側(cè)面加工時(shí)，以立軸坐標(biāo)系為基準(zhǔn)設(shè)定附件的編程坐標(biāo)系。程序使用時(shí)，超出Z軸行程的情況下，其超出部分會(huì)自動(dòng)分配給W軸，實(shí)現(xiàn)Z+W軸聯(lián)合動(dòng)作。因此，使用者無(wú)需考慮分配Z/W的行程，僅使用Z軸指令，即可進(jìn)行Z+W軸的全行程編輯。
 

　　(4)本機(jī)床具有熱變位補(bǔ)償功能，可供客戶選配。Z軸熱變位補(bǔ)償：機(jī)械加工時(shí)，主軸旋轉(zhuǎn)引起主軸軸承產(chǎn)生熱量，將熱量傳遞給主主軸，直接影響其加工精度。雖然通過(guò)主軸周圍循環(huán)油冷來(lái)盡量減小溫度變化，但無(wú)法完全消除熱變位。該功能通過(guò)監(jiān)控補(bǔ)償熱變位，可以預(yù)測(cè)相應(yīng)變化，將主軸前端Z軸方向的熱變位正確地控制為零，實(shí)現(xiàn)高精度加工。
 

　　環(huán)境熱變位補(bǔ)償：在各部位安放溫度感應(yīng)器，及時(shí)獲取設(shè)備各部位的溫度變化，根據(jù)環(huán)境溫度與地基溫度、床身溫度，由PLC推算出XYZ軸在各位置上的變位量，實(shí)時(shí)補(bǔ)償和抑制一般環(huán)境下易受熱變位影響的工作臺(tái)各方位的熱變位量。此外，基準(zhǔn)感應(yīng)器無(wú)需設(shè)置在機(jī)床移動(dòng)體上，因此可后續(xù)追加安裝。
 

　　7. OKUMA大隈機(jī)械（上海）有限公司
 

　　MCR-BV30龍門式五面加工中心
 

 

　　本機(jī)床集高剛性、高精度的機(jī)床結(jié)構(gòu)及高度智能化等亮點(diǎn)于一身，吸引了眾多觀眾前來(lái)觀看。其主要結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)：
 

　　(1)機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)配置高扭矩、大功率的內(nèi)置式電機(jī)，功率30/37kW，主軸轉(zhuǎn)速最高為6000r/min，在Z軸伸出600mm時(shí)加工能力達(dá)到1170cm3/min(切削材料為S45C)。
 

　　機(jī)床采用方形立柱，對(duì)上下左右以及扭曲等的負(fù)荷具有足夠的剛性，耐重切削、能夠維持較高的精度。主軸頭左右移動(dòng)的導(dǎo)軌面是寬幅的高剛性矩形截面形狀，通過(guò)橫梁上的輥?zhàn)佑勺灾仄胶庋b置支撐，可實(shí)現(xiàn)高速高精度的加工動(dòng)作，獲得高品質(zhì)的加工面。
 

　　機(jī)床工作臺(tái)的厚度比傳統(tǒng)機(jī)型厚30%，工作臺(tái)的移動(dòng)采用了滾動(dòng)導(dǎo)向式，工作臺(tái)和工件的重量全部由淬火磨削而成的導(dǎo)軌面上的4個(gè)滾柱軸承支撐。負(fù)重不受工件重量變化的影響，可實(shí)現(xiàn)輕快流暢的動(dòng)作及準(zhǔn)確的定位。在工作臺(tái)中間鋪設(shè)了與滾珠絲杠水平方向平行的滾動(dòng)導(dǎo)向的輔助窄導(dǎo)軌，可長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定良好的直線運(yùn)動(dòng)。
 

　　(2)機(jī)床配置豐富的主軸頭。主軸頭庫(kù)設(shè)置于立柱后部和刀庫(kù)背面，需要更換主軸頭時(shí)，主軸頭庫(kù)向橫梁下方移動(dòng)，主軸頭進(jìn)行自動(dòng)更換。刀庫(kù)刀具的更換通過(guò)一條更換臂即可自動(dòng)更換至縱、橫兩軸。另外，本機(jī)可在加工過(guò)程中將下個(gè)刀具傳輸至待機(jī)位置，實(shí)現(xiàn)最短換刀時(shí)間。
 

　　(3)本機(jī)床通過(guò)自主研發(fā)的數(shù)控裝置OSP的“高精度熱位移控制技術(shù)”不但能夠準(zhǔn)確控制由室溫變化、轉(zhuǎn)速頻繁變化所產(chǎn)生的主軸熱位移，還可以準(zhǔn)確控制工作臺(tái)因熱膨脹導(dǎo)致的尺寸變化、切削液的溫度變化產(chǎn)生的熱位移等，實(shí)現(xiàn)了尺寸穩(wěn)定性。
 

　　(4)通常機(jī)床在使用一段時(shí)間后，機(jī)床精度會(huì)變化。本機(jī)具有精度穩(wěn)定診斷功能，當(dāng)機(jī)床精度變化時(shí)可以自我診斷，發(fā)出消息或警報(bào)通知，將其顯示在畫面上。操作者利用3D校準(zhǔn)功能，通過(guò)在工作臺(tái)上安放絕對(duì)精度標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)量具，并通過(guò)簡(jiǎn)單的操作進(jìn)行接觸式測(cè)頭的自動(dòng)測(cè)量檢查和校準(zhǔn)機(jī)床精度。通過(guò)定期校準(zhǔn)，可以長(zhǎng)期保持高精度。
 

　　(5)本機(jī)床的“智能化技術(shù)”在加工車間發(fā)揮作用。伺服控制優(yōu)化功能通過(guò)測(cè)算工作臺(tái)上工件、夾具的重量，自動(dòng)設(shè)定包括加速度的優(yōu)化直線軸伺服參數(shù)，在維持加工精度的前提下，提高加速度，縮短加工時(shí)間。常規(guī)方式的工作臺(tái)不受工件、夾具重量的影響，進(jìn)給加速度相同。
 

　　結(jié)束語(yǔ)
 

　　本屆展會(huì)上，龍門中心從小型到大重型都有展出。龍門式加工中心傳統(tǒng)形式是定梁式(橫梁固定、工作臺(tái)移動(dòng))和動(dòng)梁式(橫梁上下移動(dòng)、工作臺(tái)前后移動(dòng))，相對(duì)占地面積大，而橋式龍門結(jié)構(gòu)占地面積約是傳統(tǒng)工作臺(tái)移動(dòng)式的56%，固定式工作臺(tái)承載能力提高一倍，且機(jī)床加工特性不受工件質(zhì)量的影響。例如展出的通用技術(shù)集團(tuán)沈陽(yáng)機(jī)床的GMC2040u、山東威達(dá)GMC2232bu、南通國(guó)盛GMB2528LX等。
 

　　模塊化設(shè)計(jì)、高速度、高精度是總的發(fā)展趨勢(shì)。滾動(dòng)導(dǎo)軌、雙伺服電機(jī)雙絲杠重心驅(qū)動(dòng)、雙齒輪消隙等技術(shù)已在龍門加工中心上廣泛使用。
 

　　龍門加工中心硬件和軟件上的核心功能部件是五軸銑頭和數(shù)控系統(tǒng)，五軸銑頭等功能附件的國(guó)產(chǎn)化為提升國(guó)產(chǎn)龍門加工中心的水平奠定了基礎(chǔ)，配置的數(shù)控系統(tǒng)大部分為國(guó)外系統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)替代仍有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。
 

　　從展會(huì)可以看到，隨著航空航天、汽車制造、模具制造和醫(yī)療器械等行業(yè)的發(fā)展，龍門加工中心的需求旺盛，并將伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)向高質(zhì)量發(fā)展而加快升級(jí)步伐。
 

　　隨著NC-Link數(shù)控裝備工業(yè)互聯(lián)通訊協(xié)議團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實(shí)施，機(jī)床制造業(yè)將朝著數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向更快發(fā)展。
 

　　為了實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，企業(yè)應(yīng)注重以綠色方式生產(chǎn)更加節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品。通用型的產(chǎn)品將逐漸被訂制化的中高端產(chǎn)品所替代。