我國(guó)自主開(kāi)發(fā)研制出數(shù)控多主軸車床

1、.PAGE . 我國(guó)自主開(kāi)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(dòng)車床Horizontal Multi-Spindle Bar Automatics根底上，引進(jìn)數(shù)控技術(shù)開(kāi)發(fā)研制的高料技產(chǎn)品。多軸自動(dòng)車床的誕生至今已有100多年歷史，19世紀(jì)末，歐美列強(qiáng)由于經(jīng)濟(jì)開(kāi)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(zhēng)，大量的軍火生產(chǎn)需要更高效率的車床，1893年，美國(guó)的兩名車工制造了一臺(tái)有四根工作主軸的自動(dòng)車床，機(jī)床雖然簡(jiǎn)陋，但已具備了多軸車床根本功能，四根主軸裝在一個(gè)桶狀的鼓體，每加工完成一個(gè)零件，桶狀鼓體旋轉(zhuǎn)90再進(jìn)展下一個(gè)工作循環(huán)，這臺(tái)機(jī)床配備了橫刀架和縱刀架，實(shí)現(xiàn)了多工位，

2、多刀具同時(shí)加工，大大提高了工作效率，這個(gè)世界上第一臺(tái)多軸自動(dòng)車床，現(xiàn)在存放在美國(guó)ACME公司的展廳里。德國(guó)的GILDEMEISTER、Schutte公司、英國(guó)的Wickman公司等也相繼研制出多軸車床，到二戰(zhàn)其間，美國(guó)已有逾萬(wàn)臺(tái)多軸車床在生產(chǎn)線上工作，并被列為戰(zhàn)略物質(zhì)，專供軍工生產(chǎn)。我國(guó)從50年代末，60年代初開(kāi)場(chǎng)生產(chǎn)多軸車床，當(dāng)時(shí)第三機(jī)床廠測(cè)繪前聯(lián)的多軸車床，到64年自己開(kāi)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(jī)床廠作我國(guó)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(tái)，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建立中發(fā)揮了重要作用，80

3、年代，我國(guó)多軸車床成功的打入國(guó)際市場(chǎng)，先后出口羅馬尼亞400多臺(tái)，美國(guó)近40臺(tái)，還出口到伊朗、也門等中東地區(qū)。創(chuàng)新數(shù)控設(shè)備自主開(kāi)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(dāng)代水平的高科技產(chǎn)品，該產(chǎn)品添補(bǔ)了我國(guó)數(shù)控多軸車床的空白，是提高我國(guó)加工業(yè)水平不可缺少的高效、自動(dòng)化的機(jī)加設(shè)備。多主軸數(shù)控車床繼承了傳統(tǒng)機(jī)械多軸車床高效、自動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，克制了機(jī)械多軸車床柔性差的缺點(diǎn)。機(jī)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(lái)完成零件的加工，零件的生產(chǎn)準(zhǔn)備和換批工作量大，周期長(zhǎng)。數(shù)控多軸用先進(jìn)的伺服電機(jī)取代了凸輪驅(qū)動(dòng)，用數(shù)控直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)方式完型面和螺紋加工，用標(biāo)

4、準(zhǔn)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(zhǔn)備時(shí)間。我們用精度、效率和柔性三個(gè)指標(biāo)，對(duì)機(jī)械多軸、單主軸數(shù)控車床和數(shù)控多軸作一個(gè)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(jī)床完成一個(gè)工作循環(huán)，主軸鼓體轉(zhuǎn)60，夾持在工作主軸中的棒料依次經(jīng)過(guò)六個(gè)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(jī)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(gè)零件的全部工序。機(jī)床工作時(shí)六個(gè)工位的縱、橫十幾把刀具同時(shí)切削，機(jī)床的送料、夾料等輔助動(dòng)作與切削工位的加工同步進(jìn)展，機(jī)床具有很高的工作效率，最短單件加工時(shí)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(zhì)量。CK2120*6的主要技術(shù)參數(shù)：2004年開(kāi)場(chǎng)，創(chuàng)新數(shù)控對(duì)開(kāi)發(fā)數(shù)控多軸的技術(shù)難度和市場(chǎng)前景作了全面的分析論證，同時(shí)對(duì)關(guān)鍵構(gòu)造三齒盤定位做了試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)展中間試驗(yàn)，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，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(kāi)發(fā)打下根底。數(shù)控多軸車床產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，首先描準(zhǔn)了當(dāng)代世界先進(jìn)水平，作到一步到位，德國(guó)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(dòng)仍是傳統(tǒng)方式即六個(gè)主軸由一個(gè)伺服主電機(jī)帶動(dòng)，當(dāng)主軸變速時(shí)幾個(gè)主軸同時(shí)變速；另一種是更為先進(jìn)的電主軸，主軸的速度都可以單獨(dú)控制，可方便的實(shí)現(xiàn)單主軸的定向停車和變速。后一種方式雖然更適應(yīng)加工有橫向

6、鉆孔、銑槽等工藝要求的零件；但機(jī)床構(gòu)造復(fù)雜、造價(jià)高，而且此類零件并不多，這類數(shù)控多軸在市場(chǎng)上占有率較少，我國(guó)近期引進(jìn)的瑞士的TORNOST多主軸數(shù)控車床都為性價(jià)比擬好的第一種類型。技術(shù)關(guān)攻關(guān)中，主軸鼓6個(gè)主軸孔和一個(gè)中心孔的加工最為關(guān)鍵，主軸鼓又叫多軸車床的心臟，它是保證機(jī)床零件加工精度的根底，德國(guó)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(guó)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(biāo)鏜上加工也只能到達(dá)0.01mm左右，創(chuàng)新數(shù)控公司用了高精度鏜模和高精度轉(zhuǎn)盤等自

7、主技術(shù)來(lái)解決這一難題。工作主軸是保證機(jī)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(zhuǎn)速要到達(dá)6000rpm，這對(duì)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(shè)計(jì)了先進(jìn)的套筒主軸，簡(jiǎn)化加工和裝配的難度，套筒主軸是把主軸設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)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(gè)套筒，作為一個(gè)獨(dú)立的部件，套筒主軸在機(jī)床總裝前就裝配和測(cè)試完成，可更好的保證質(zhì)量和簡(jiǎn)化裝配工藝；多軸車床由于刀具多、切削量大，在機(jī)床工作時(shí)主軸在大量的切削液中工作，要求主軸密封要好，套簡(jiǎn)主軸作為一個(gè)獨(dú)立的部件，主軸密封更容易作好。主軸的旋轉(zhuǎn)由主電機(jī)經(jīng)過(guò)皮帶輪傳至中心傳動(dòng)軸，中心

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

9、是一種多過(guò)程、并行控制、高響應(yīng)、高精的高檔數(shù)系統(tǒng)；在新產(chǎn)品中，力士樂(lè)TM*數(shù)控系統(tǒng)控制5個(gè)兩座標(biāo)的復(fù)合刀架、一個(gè)單座標(biāo)的刀架和6個(gè)工具主軸，共17個(gè)直線伺服軸；控制一個(gè)主電機(jī)、4個(gè)工具主軸旋轉(zhuǎn)電機(jī)和一個(gè)轉(zhuǎn)位電機(jī)共6個(gè)旋轉(zhuǎn)伺服軸，共23個(gè)伺服軸。多主軸數(shù)控車床是一種高精度、高效率機(jī)床，它有十幾個(gè)過(guò)程幾十個(gè)伺服軸同時(shí)工作，并要求在幾秒種完成一個(gè)工作循環(huán)，傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)對(duì)各控制軸的計(jì)算處理只能通過(guò)CPU按順序分配給各軸，這樣就會(huì)產(chǎn)生延遲，很難保證各刀具加工時(shí)間的匹配，如果延遲增大到一定程度，造成實(shí)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(jìn)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(duì)各伺服直接控制，無(wú)須其它處理轉(zhuǎn)換，防止了加工過(guò)程中的編譯和計(jì)算，消除了控制中的延遲因素，很好的適應(yīng)了CK2120*6的控制要求。傳統(tǒng)的C數(shù)控系統(tǒng)與先進(jìn)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(jī)械凸輪式多軸車床，機(jī)械多軸在國(guó)外已有上百年歷史，我國(guó)使用多軸車床也有半個(gè)世紀(jì)，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建立中曾發(fā)揮過(guò)重要作用。在我國(guó)，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(jī)、紡織機(jī)械、水暖器材、醫(yī)療器械和電聲器材等。一汽、二汽是過(guò)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(biāo)標(biāo)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(shí)有70多臺(tái)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(lái)加工火花塞殼體，另外摩托車行業(yè)也值得關(guān)注，紅宇機(jī)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(guò)去有多軸車床近百臺(tái)，軸承廠用機(jī)床三廠多軸車床聯(lián)線的308軸承加工自動(dòng)線是全國(guó)第一條機(jī)械加工自動(dòng)線，機(jī)床三廠開(kāi)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(guān)于軍工行業(yè)，多軸車床應(yīng)用比擬多的場(chǎng)合是加工炮彈引信，也有加工炮彈彈體和彈殼的，公司用過(guò)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(xì)軸的加工，現(xiàn)在大局部用單軸自動(dòng)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(xì)軸廠就是生產(chǎn)規(guī)模較大的一個(gè)。在國(guó)外市場(chǎng)方面最有希望是北美地區(qū)，美國(guó)是多軸車床擁有量最多的國(guó)家，大約有各類多軸車床6萬(wàn)余臺(tái)，現(xiàn)在正處在淘汰更新階段，美國(guó)和加拿大等國(guó)現(xiàn)在都要從歐洲進(jìn)口多軸車床，因價(jià)格太高而無(wú)法大量引進(jìn)。原第三機(jī)床廠生產(chǎn)的機(jī)械多軸車床，在繼出口羅馬尼亞后，90年代開(kāi)場(chǎng)打入美國(guó)市場(chǎng)，當(dāng)時(shí)的機(jī)床三廠與美國(guó)開(kāi)來(lái)(CALEB)公司簽了在美國(guó)銷售國(guó)產(chǎn)多軸車床的協(xié)議，而后通過(guò)美國(guó)的一家大修多軸車床的KEY公司

13、先后在美國(guó)銷售了近40臺(tái)國(guó)產(chǎn)多軸車床。多主軸數(shù)控車床解決了機(jī)械多軸柔性差的問(wèn)題，適應(yīng)當(dāng)前產(chǎn)品更新?lián)Q代快的形勢(shì)；作為過(guò)去大量使用老機(jī)械多軸車床企業(yè)的替代產(chǎn)品具有很大市場(chǎng)潛力；近十幾年很多國(guó)外的汽車行業(yè)打入中國(guó)市場(chǎng)，在國(guó)投資建廠的企業(yè)，往往要求按國(guó)外的工藝選配加工設(shè)備，多主軸數(shù)控車床由于它高效自動(dòng)和保證了零件的加工質(zhì)量，是很多汽車零件加工設(shè)備的首選；寶鋼與加拿大合資的科寶汽車傳動(dòng)軸廠就是一個(gè)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(jī)床售價(jià)在60萬(wàn)歐元以上，科寶購(gòu)進(jìn)的INDE*的數(shù)控多軸車床合人民幣近1500萬(wàn)元，由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控多軸價(jià)格的優(yōu)勢(shì)，他們?cè)硎緦⒉捎梦覀兊臄?shù)控多軸車床，類似寶鋼的情況在國(guó)還有很多。目前，用于機(jī)加設(shè)備的數(shù)控枝術(shù)日趨成熟，中國(guó)購(gòu)置國(guó)外的一些高檔數(shù)控系統(tǒng)也不再受限制，這是開(kāi)發(fā)多主軸數(shù)控車床的一個(gè)有利條件；數(shù)控多軸車床的研發(fā)，創(chuàng)新數(shù)控設(shè)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(chǎng)作好了準(zhǔn)備。CK2120*6六主軸數(shù)控車床不僅代表了國(guó)家制造業(yè)的水平，也是市場(chǎng)潛力大的