我國自主開發(fā)研制出數(shù)控多主軸車床

1、.PAGE . 我國自主開發(fā)研制出多主軸數(shù)控車床多主軸數(shù)控車床是在原臥式棒料多軸自動車床Horizontal Multi-Spindle Bar Automatics根底上，引進數(shù)控技術開發(fā)研制的高料技產(chǎn)品。多軸自動車床的誕生至今已有100多年歷史，19世紀末，歐美列強由于經(jīng)濟開展的不平衡，引發(fā)了第一次世界大戰(zhàn)前夕的很多局部戰(zhàn)爭，大量的軍火生產(chǎn)需要更高效率的車床，1893年，美國的兩名車工制造了一臺有四根工作主軸的自動車床，機床雖然簡陋，但已具備了多軸車床根本功能，四根主軸裝在一個桶狀的鼓體，每加工完成一個零件，桶狀鼓體旋轉90再進展下一個工作循環(huán)，這臺機床配備了橫刀架和縱刀架，實現(xiàn)了多工位，

2、多刀具同時加工，大大提高了工作效率，這個世界上第一臺多軸自動車床，現(xiàn)在存放在美國ACME公司的展廳里。德國的GILDEMEISTER、Schutte公司、英國的Wickman公司等也相繼研制出多軸車床，到二戰(zhàn)其間，美國已有逾萬臺多軸車床在生產(chǎn)線上工作，并被列為戰(zhàn)略物質，專供軍工生產(chǎn)。我國從50年代末，60年代初開場生產(chǎn)多軸車床，當時第三機床廠測繪前聯(lián)的多軸車床，到64年自己開發(fā)出32毫米棒料的C2132.6并投入批量生產(chǎn)，到90年代末，第三機床廠作我國唯一生產(chǎn)多軸車床的廠家，向汽車、軸承、軍工等行業(yè)提供了從16毫米到63毫米各種規(guī)格的多軸車床近7000臺，在我國的經(jīng)濟建立中發(fā)揮了重要作用，80

3、年代，我國多軸車床成功的打入國際市場，先后出口羅馬尼亞400多臺，美國近40臺，還出口到伊朗、也門等中東地區(qū)。創(chuàng)新數(shù)控設備自主開發(fā)的CK2120*6，是規(guī)格為20毫米棒料的多主軸數(shù)控車床，是當代水平的高科技產(chǎn)品，該產(chǎn)品添補了我國數(shù)控多軸車床的空白，是提高我國加工業(yè)水平不可缺少的高效、自動化的機加設備。多主軸數(shù)控車床繼承了傳統(tǒng)機械多軸車床高效、自動的優(yōu)點，克制了機械多軸車床柔性差的缺點。機械多軸車床由凸輪控制，它需要樣板刀和螺紋附具等大量專用刀具和附具來完成零件的加工，零件的生產(chǎn)準備和換批工作量大，周期長。數(shù)控多軸用先進的伺服電機取代了凸輪驅動，用數(shù)控直線插補、圓弧插補方式完型面和螺紋加工，用標

4、準刀具取代了樣板刀和專用附具，降低了加工本錢，縮短了生產(chǎn)準備時間。我們用精度、效率和柔性三個指標，對機械多軸、單主軸數(shù)控車床和數(shù)控多軸作一個比擬：。CK2120*6六主軸數(shù)控車床的主軸鼓體裝有六根工作主軸，機床完成一個工作循環(huán)，主軸鼓體轉60，夾持在工作主軸中的棒料依次經(jīng)過六個工位的縱、橫刀架的加工，完成車削外圓、端面、成形面、切槽、車螺紋和鉆孔、鉸孔、攻絲等，機床在切斷工位還可以安裝抓取附具加工零件反面，完成一個零件的全部工序。機床工作時六個工位的縱、橫十幾把刀具同時切削，機床的送料、夾料等輔助動作與切削工位的加工同步進展，機床具有很高的工作效率，最短單件加工時間只有23秒；由於工件全部加工

5、是在一次裝中完成的，保證了加工質量。CK2120*6的主要技術參數(shù)：2004年開場，創(chuàng)新數(shù)控對開發(fā)數(shù)控多軸的技術難度和市場前景作了全面的分析論證，同時對關鍵構造三齒盤定位做了試驗臺進展中間試驗，通過技術攻關，掌握了大量的經(jīng)歷和數(shù)據(jù)，為數(shù)控多軸新產(chǎn)品的開發(fā)打下根底。數(shù)控多軸車床產(chǎn)品的開發(fā)，首先描準了當代世界先進水平，作到一步到位，德國DMG、INDE*和端士TORNOS的數(shù)控多軸主要有兩種形式：一種主軸傳動仍是傳統(tǒng)方式即六個主軸由一個伺服主電機帶動，當主軸變速時幾個主軸同時變速；另一種是更為先進的電主軸，主軸的速度都可以單獨控制，可方便的實現(xiàn)單主軸的定向停車和變速。后一種方式雖然更適應加工有橫向

6、鉆孔、銑槽等工藝要求的零件；但機床構造復雜、造價高，而且此類零件并不多，這類數(shù)控多軸在市場上占有率較少，我國近期引進的瑞士的TORNOST多主軸數(shù)控車床都為性價比擬好的第一種類型。技術關攻關中，主軸鼓6個主軸孔和一個中心孔的加工最為關鍵，主軸鼓又叫多軸車床的心臟，它是保證機床零件加工精度的根底，德國多軸車床主軸鼓7孔位置精度為0.002-0.003mm、前聯(lián)多軸車床主軸鼓7孔位置精度為0.005mm、國產(chǎn)多軸主軸7孔精度為0.007mm。新產(chǎn)品CK2120*6主軸鼓7孔位置精度定為0.005mm，主軸鼓在瑞士西普座標鏜上加工也只能到達0.01mm左右，創(chuàng)新數(shù)控公司用了高精度鏜模和高精度轉盤等自

7、主技術來解決這一難題。工作主軸是保證機床正常工作的另一重要部件，由于CK2120*6規(guī)格小，要求主軸轉速要到達6000rpm，這對主軸孔的加工和主軸的裝配提出了很高的要求，創(chuàng)新數(shù)控公司設計了先進的套筒主軸，簡化加工和裝配的難度，套筒主軸是把主軸設計成一個獨立的工作單元，套筒主軸把主軸、軸承、隔套和主軸密封等零件都裝在一個套筒，作為一個獨立的部件，套筒主軸在機床總裝前就裝配和測試完成，可更好的保證質量和簡化裝配工藝；多軸車床由于刀具多、切削量大，在機床工作時主軸在大量的切削液中工作，要求主軸密封要好，套簡主軸作為一個獨立的部件，主軸密封更容易作好。主軸的旋轉由主電機經(jīng)過皮帶輪傳至中心傳動軸，中心

8、傳動軸的尾端裝中心齒輪，中心齒輪與周邊的六個主軸齒輪嚙合將主電機的轉動傳至六根工作主軸，工作主軸最高轉速為6000轉，這時中心齒輪運動的線速度接近50米/秒，在這么高的速度下傳統(tǒng)的潤滑方式完全不起作用，創(chuàng)新數(shù)控公司先后用噴霧潤滑、電磁潤滑泵和高壓定量噴射潤滑油等方法來解決這一難題，高速齒輪潤滑問題的解決，不但攻下了數(shù)控多軸車床主傳動的關鍵，對解決其類似的機械構造也有普遍意義。數(shù)控系統(tǒng)是新產(chǎn)品成敗的又一關鍵，CK2120*6六主軸數(shù)控車床選用的是德國Re*roch力士樂IndraMotionTM*系統(tǒng)；力士樂TM*系統(tǒng)有12個通道可同時控制12個過程和64個伺服軸，系統(tǒng)程序塊處理時間小于1ms,

9、是一種多過程、并行控制、高響應、高精的高檔數(shù)系統(tǒng)；在新產(chǎn)品中，力士樂TM*數(shù)控系統(tǒng)控制5個兩座標的復合刀架、一個單座標的刀架和6個工具主軸，共17個直線伺服軸；控制一個主電機、4個工具主軸旋轉電機和一個轉位電機共6個旋轉伺服軸，共23個伺服軸。多主軸數(shù)控車床是一種高精度、高效率機床，它有十幾個過程幾十個伺服軸同時工作，并要求在幾秒種完成一個工作循環(huán)，傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)對各控制軸的計算處理只能通過CPU按順序分配給各軸，這樣就會產(chǎn)生延遲，很難保證各刀具加工時間的匹配，如果延遲增大到一定程度，造成實際值與理論值產(chǎn)生偏差，降底了加工精度。Re*rochIndraMotionTM*系統(tǒng)是先進的多通道、并行

10、控制系統(tǒng)，它采用了一種所謂虛擬凸輪的理論，對各伺服直接控制，無須其它處理轉換，防止了加工過程中的編譯和計算，消除了控制中的延遲因素，很好的適應了CK2120*6的控制要求。傳統(tǒng)的C數(shù)控系統(tǒng)與先進的PNC多通道、并行控制系統(tǒng)的控制原理如下列圖：數(shù)控多軸車床產(chǎn)業(yè)化前景：數(shù)控多軸車床前身是機械凸輪式多軸車床，機械多軸在國外已有上百年歷史，我國使用多軸車床也有半個世紀，在我國國民經(jīng)濟建立中曾發(fā)揮過重要作用。在我國，使用傳統(tǒng)多軸最多的是汽車、軸承、軍工等行業(yè)，還有拖拉機、紡織機械、水暖器材、醫(yī)療器械和電聲器材等。一汽、二汽是過去傳統(tǒng)多軸車床最大的用戶，生產(chǎn)如輪胎螺母、球頭銷等汽車非標標件；一些為汽車廠配

11、套的的行業(yè)如油泵油咀、火花塞等也大量采用多軸車床；油泵油咀廠建廠時有70多臺多軸車床，油泵油咀廠也使用了大量的多軸車床，電磁廠用多軸來加工火花塞殼體，另外摩托車行業(yè)也值得關注，紅宇機械廠用多軸車床加工摩托車軸承。在軸承行業(yè)，軸承廠和軸承廠是使用多軸車床的大用戶，過去有多軸車床近百臺，軸承廠用機床三廠多軸車床聯(lián)線的308軸承加工自動線是全國第一條機械加工自動線，機床三廠開發(fā)的16毫米棒料小規(guī)格多軸C2116.6，是專門為虹山等軸承廠加工微型軸承套圈的，據(jù)了解在、一帶，生產(chǎn)這種微型軸承的廠家很多。關于軍工行業(yè)，多軸車床應用比擬多的場合是加工炮彈引信，也有加工炮彈彈體和彈殼的，公司用過多軸車床加工3

12、0航炮的彈體，724廠也在使用多軸車床。IT產(chǎn)業(yè)的微軸精細軸的加工，現(xiàn)在大局部用單軸自動車床，如果用數(shù)控多軸車床，可以使這些企業(yè)在不增加面積的情況下，加工能力翻倍，這樣的廠家很多，大顯精細軸廠就是生產(chǎn)規(guī)模較大的一個。在國外市場方面最有希望是北美地區(qū)，美國是多軸車床擁有量最多的國家，大約有各類多軸車床6萬余臺，現(xiàn)在正處在淘汰更新階段，美國和加拿大等國現(xiàn)在都要從歐洲進口多軸車床，因價格太高而無法大量引進。原第三機床廠生產(chǎn)的機械多軸車床，在繼出口羅馬尼亞后，90年代開場打入美國市場，當時的機床三廠與美國開來(CALEB)公司簽了在美國銷售國產(chǎn)多軸車床的協(xié)議，而后通過美國的一家大修多軸車床的KEY公司

13、先后在美國銷售了近40臺國產(chǎn)多軸車床。多主軸數(shù)控車床解決了機械多軸柔性差的問題，適應當前產(chǎn)品更新?lián)Q代快的形勢；作為過去大量使用老機械多軸車床企業(yè)的替代產(chǎn)品具有很大市場潛力；近十幾年很多國外的汽車行業(yè)打入中國市場，在國投資建廠的企業(yè)，往往要求按國外的工藝選配加工設備，多主軸數(shù)控車床由于它高效自動和保證了零件的加工質量，是很多汽車零件加工設備的首選；寶鋼與加拿大合資的科寶汽車傳動軸廠就是一個典型，加拿大投資方要求按加拿大的生產(chǎn)工藝配備多主軸數(shù)控車床，目前歐洲生產(chǎn)的此類機床售價在60萬歐元以上，科寶購進的INDE*的數(shù)控多軸車床合人民幣近1500萬元，由于國產(chǎn)數(shù)控多軸價格的優(yōu)勢，他們曾表示將采用我們的數(shù)控多軸車床，類似寶鋼的情況在國還有很多。目前，用于機加設備的數(shù)控枝術日趨成熟，中國購置國外的一些高檔數(shù)控系統(tǒng)也不再受限制，這是開發(fā)多主軸數(shù)控車床的一個有利條件；數(shù)控多軸車床的研發(fā)，創(chuàng)新數(shù)控設備積累了豐富的經(jīng)歷，CK2120*6六主軸數(shù)控多軸的研制成功，為數(shù)控多軸批量生產(chǎn)和投放市場作好了準備。CK2120*6六主軸數(shù)控車床不僅代表了國家制造業(yè)的水平，也是市場潛力大的