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CIMT2019展品评述|部分卧式铣镗加工中心展品

 

近年来,机床工具行业承压运行,机床工具制造企业需要根据用户的需求不断创新,充分了解用户的加工要求和对机床使用的功能需要,开发、制造出能给用户带来更高经济效益的机床产品,最终促进机床工具制造业进一步发展。

数控卧式铣镗床的系列构成,按机床的布置形式和机床系列型谱规定可分为三个系列:数控卧式台型铣镗床、数控落地铣镗床、数控刨台卧式铣镗床,上述机床加上刀库和交换工作台即可成为相应的铣镗加工中心。

笔者在CIMT2019展会重点关注的相关展品主要技术参数见下表:

评述展品主要技术参数表

参展商

尼古拉斯克雷亚

齐二机床

昆明机床

捷克道斯

九五精机

展品型号

AXIA-100

FA-130

KMB130B

WHT110S

J5TK6411C

镗轴直径(mm

滑枕铣头型

φ130

φ130

φ112

φ130

主轴锥孔

HSK 100

ISO50

ISO50

ISO50

ISO50

铣轴直径(mm

 

φ221.44

φ221.44

 

 

滑枕截面尺寸mm

460×512

380×450

 

 

 

主轴转速(r/min

6000(最高)

2-2000

7-2000

10-4000

12-1500

主电机功率kW

52

41

25

28

18.5/22

主轴最大扭矩N·m

1375

2000

1890

1200

1500

主轴轴向抗力N

 

 

25000

 

 

工作台尺寸mm

35000×5000

 

1600×1800

1250×1250

1350×1000

工作台承重t

60

 

16

6

5

立柱滑座行程Xmm

10000

2000

1600

1500

工作台横向行程:1600

主轴箱行程Ymm

4000

3000

2000

1600

1200/1600

镗轴行程Wmm

 

700

800

650

550

滑枕行程Zmm

1750

800

 

 

工作台纵向行程:1200

切削进给速度(mm/min)

1-30000

1-15000

WZ:1-2000

XY:1-6000

1-25000

5-2000

快速移动速度(mm/min)

30000

15000

WZ:6000

XY:10000

25000

X、Y、Z:10000

W:5000

 

下面就本届参展的部分卧式铣镗加工中心做简要评述。

一、参展机床结构和性能特点

1.西班牙尼古拉斯克雷亚集团公司AXIA落地式移动立柱铣床

西班牙尼古拉斯克雷亚集团公司成立于1947年,一直致力于中、大型规格镗铣加工中心的研发和制造,其生产的数控落地铣镗加工中心、龙门铣镗加工中心等产品均具有世界先进水平。

AXIA落地式移动立柱铣床

AXIA落地式移动立柱铣床为单立柱、滑鞍(主轴箱)中置、滑枕轴向移动(该机床无镗轴)、大横向移动立柱的布局型式。展品配置了戴姆勒重型回转工作台,台面尺寸为3.5m×5m,工作台承重为60t。立柱设计为龙门框架式对称结构,滑鞍(主轴箱)正挂于龙门框架内上下移动,形成框架式箱中箱结构,使机床具有较高的刚性和良好的热对称性。滑枕可轴向移动。

各直线轴导轨副采用V型线性滚柱导轨,保证各直线轴在快速运动的同时具有极高的刚性。在滑枕两侧安装有带阻尼性能的导向系统,使滑枕在高、低速进给和重负荷切削时,都能保证高精度。各直线轴的传动采用大导程滚珠丝杠和螺母旋转的方式,克服了丝杠高速旋转所产生的振动,并减小了运动件的转动惯量,增加了传动系统的刚性和移动件快速运动时的平稳性,提高了运动精度。各直线轴采用光栅尺进行直接测量和反馈,实现全闭环控制,提高了定位精度和重复定位精度。

为了补偿方滑枕伸出时的下垂挠度变形,在方滑枕上部安装了两套拉杆油缸机构,随着方滑枕伸出位置的变化,电液比例阀控制油缸的压力也随之改变,保证了方滑枕伸出时的精度。

主轴轴承的润滑采用油-气润滑,主轴的温度控制通过内部的温控循环回路使主轴内各轴承部件保持在恒定的温度,确保了主轴在高速时的运转精度。主轴箱采用液压油缸结合蓄能器的方式进行平衡,保证了主轴箱运动的灵活性和较高的动态性能。

该机床可提供多种铣头及附件供用户选择,能较好地满足用户不同的切削要求。机床配置有链式刀库,也可根据用户需要配置附件头库,配合回转工作台可增强机床的多功能性和复合加工能力,最大程度地提高了机床的加工效率。

该展品外观设计的简练美观,安全防护齐全,机床操纵间为大尺寸可调玻璃窗口全封闭操作室,保证了人身安全和环境清洁。

2.齐齐哈尔二机床(集团)有限公司FA-130高速数控落地铣镗床

齐齐哈尔二机床(集团)有限公司是我国较早研发、制造数控重型落地铣镗床的厂家之一,已成为我国重型机床生产基地。展出的FA-130高速数控落地铣镗床系列机床为单立柱型,主轴箱侧挂,滑枕、镗轴移动,采用大横向移动立柱的布局型式。

FA-130高速数控落地铣镗床

该机XZW三个直线轴导轨副均采用重载滚动直线导轨,具有承载力大、摩擦系数小等优点;Y轴采用重载滚柱直线导轨,承载力大且能抵抗切削运动交变力的影响;各轴均配以免润滑滑块,使机床具有免润滑和防止油污染等优点。XYZW轴传动采用进口滚珠丝杠,丝杠采用预拉伸措施,增加了传动系统的刚度,提高了数控轴线的定位精度。

主轴箱重心补偿采用双电机、双丝杠、双光栅尺及数控系统联合实现。主轴箱平衡采用液压油缸结合蓄能器的方式,可以有效减少XY轴在高速进给时的惯量,并保证了主轴箱的灵活运动,使机床具有较好的动态响应性能。主传动变速采用交流主轴电机与三挡齿轮变速,使主轴获得2-2000r/min的无级调速,增大了主轴扭矩,满足高切削量进给的要求。主传动系统润滑采用日本TACO油气润滑单元。

3.沈机集团昆明机床有限公司KMB130B数控刨台卧式铣镗床

昆明机床有限公司研制的精密坐标镗床和卧式镗床在业界享有较高声誉,展出的KMB130B数控刨台卧式铣镗床总体布局为纵、横向床身呈T字形布置,主轴箱侧挂在立柱上,沿立柱导轨上下移动,使整机具有良好的刚性和热稳定性,镗轴可轴向移动。

 

KMB130B数控刨台卧式铣镗床

该机前后床身可靠连接,相比分离式结构,整机刚性得以提高,前后床身优化为等高设计,减少了对安装地基的施工要求。主传动变速采用交流主轴电机与高、低两挡齿轮变速,使主轴获得7-2000r/min的无级调速,增大了主轴扭矩,满足高切削量进给的要求。

主轴箱前端采用固定大悬伸方枕结构,使主轴前端更接近工作台回转中心,主轴悬伸更短,提高了切削刚性。主轴轴系前、后轴承组采用双冷却套结构,能快速带走主轴高速运转产生的热量,降低主轴温升,确保加工精度。立柱床身、工作台床身、立柱垂直导轨副均采用直线滚动导轨,镗杆轴向移动采用滑动导轨,具有良好的抗振性能。

XYZW轴传动均采用伺服电机经高精度行星齿轮减速和双螺母预紧滚珠丝杠的驱动技术,保证了机床的较好刚性和动态响应能力,提高了机床的加工精度,Y轴驱动采用电机抱闸。工作台回转采用大型推力轴承,承载能力大,回转精度高。工作台的回转运动采用预载双小齿轮大齿圈的消隙传动机构,有效消除了反向间隙,提高了工作台回转的定位精度。机床刀库标配容量为40把,换刀速度快。

该展品外观设计简洁美观,机床四周设计通透式防护罩和拉门,顶部开放式设计易于操作观察和工件的装卸及起吊。本机安全防护齐全,电气柜、液压单元及其他设备均布置在机床防护间内,保证了人身安全和环境清洁。

4.捷克道斯WHT110S刨台卧式铣镗加工中心

捷克道斯公司在卧式镗床生产和研究上有着较长的历史,是具有国际先进制造水平的著名机床生产厂家之一。展出的WHT110S刨台卧式铣镗加工中心总体布局为纵、横床身呈T字形结构,立柱为小龙门框架式,主轴箱在龙门框架内上下移动,整机具有良好的刚性和热稳定性。镗轴可沿铣轴轴向移动。

道斯WHT110S刨台卧式铣镗加工中心

该机XYZ三个直线轴导轨副均采用重载滚柱直线导轨,具有承载力大、摩擦系数小等优点,能抵抗切削运动交变力的影响。XYZW四个直线轴均采用直联式滚珠丝杠进给系统驱动,使机床具有较好刚性和高动态响应特性。工作台回转(B轴)采用大型重载交叉滚柱轴承。工作台的回转运动采用预载双小齿轮,齿圈的消隙传动机构有效消除了反向间隙,提高了工作台回转的定位精度。

主轴箱前端采用固定悬伸套筒结构,使主轴前端更接近工作台回转中心,实现主轴悬伸更短,增强了主轴刚性,满足了重切削与高精度加工的要求。主传动采用交流主轴电机与两挡齿轮变速,主轴10-4000r/min无级调速,增大了主轴扭矩。

主轴轴承转速高、刚性好、精度高,脂润滑润滑,为防止主轴在高速旋转时轴承温升过高而影响主轴精度,在主轴轴承悬伸套筒上配有螺旋冷却环槽与恒温冷却油形成循环油路装置,以降低轴承发热量,同时还带有主轴轴承温度实时监测装置,以防止主轴部件因意外温升过高而损坏。机床配置容量为40把刀的落地式刀库。

5. 湖南九五精机有限责任公司J5TK6411C数控卧式铣镗床

湖南九五精机有限责任公司成立于2017年,主要从事数控技术、智能化技术、机械设备的研发制造。展出的J5TK6411C数控卧式铣镗床总体布局为立柱固定不动,主轴箱侧挂在立柱上沿,立柱导轨上下移动,镗轴可轴向移动,工作台可实现纵、横向移动并可回转。

J5TK6411C数控卧式铣镗床

主传动变速采用交流主轴电机与高、低两挡齿轮变速,实现12-1500r/min的无级调速,增大了主轴扭矩,满足高切削量进给的要求。镗轴采用铬钼合金钢,并经氮化处理,确保较好的加工刚性和耐磨稳定性。

工作台床身、立柱垂直导轨采用大截面矩形导轨,具有较高的刚性和良好的精度稳定性,镗杆轴向移动采用滑动导轨,具有良好的抗振性能。为了提高工作台横向移动的精度,在和床身导轨平行的方向布置了两条辅助导轨,与床身形成整体,有助于提高机床的精度保持性和刚性。

XYZW轴均采用伺服电机经高精度行星齿轮减速和双螺母预紧滚珠丝杠的驱动技术,保证了机床较好的刚性和动态响应能力,提高了加工精度,Y轴驱动采用电机抱闸,以防止主轴箱滑落。

工作台分度通过精密鼠齿盘每隔5°进行360°分度回转,并且可在0°、90°、180°、270°四个特殊位置进行四点精密定位。机床可根据用户需求配置容量为40把刀的刀库,成为卧式铣镗加工中心。

二、卧式铣镗加工中心发展趋势

从本届展会以及近年来收集的资料来看,笔者认为卧式铣镗加工中心的产品设计制造具有三个发展趋势。

1.高速高精度和高速大扭矩重切削

意大利PAMA(帕玛)公司SPEEDMAT3000/16镗铣加工中心和本届展会上西班牙尼古拉斯克雷亚的AXIA-100落地式移动立柱铣床,就是比较典型的高速和高精度代表。SPEEDMAT3000/16镗铣加工中心:主轴直径φ130mm,主电机功率37kW,主轴最高转速3500r/min,主轴最大扭矩1530Nm,各轴进给速度为25000mm/minAXIA落地式移动立柱铣床:主电机功率52kW,主轴最高转速6000 r/min,主轴最大扭矩1375Nm,最大进给速度为30000mm/min

高速度、高精度是数控机床的重要指标,它直接反映出一台机床的加工效率以及加工零件的精度。近年来,随着高速精密主轴轴承和高速大功率主轴单元、高速滚珠丝杠、重载高速直线导轨的推出和使用,以及刀具性能的不断提高,高速切削的应用得以快速发展。

由于是高速度、小切深、大进给的高速切削方式,在提高金属材料去除率的同时减小了机床的切削力,被加工零件的热变形以及工件的振颤也相应减小,从而加工精度得以提高。同时,由于切削力减小,对机床的冲击力也相应减少,机床精度的稳定性随之提高。此类机床主要面向能源、交通、航空航天等一些加工精度要求较高的行业。

2.多功能复合

机床可以配置数控回转工作台和多交换工作台托盘、数控平旋盘、双回转式摆动铣头、双摆工作台、立铣头、万能铣头、测量头、刀具补偿装置等附件,实现多功能复合加工,工件在一次装夹下完成大部分或全部加工。

本届参展的这类机床大多配有可拓展机床使用功能的附件,供用户选配。如意大利PAMA公司SPEEDMAT3000/16镗铣加工中心就可配置附件头库及附件头自动交换系统;克雷亚集团AXIA落地式移动立柱铣床就配置了大规格的数控回转工作台,并有多种铣头附件供用户选配,从而减少用户工件装夹等待时间和工序间的准备时间,提高工作效率。

3. 热平衡补偿

随着重型机床进一步向主轴高转速、大切削进给速度方面发展,机床的热变形将成为影响整机精度的一个重要因素,因此在近几届机床展上,不少展品带有热平衡补偿和温升监测装置。

如武汉重型机床集团有限公司WHCQ1600卧式加工中心:对主轴轴承采用单独的冷却装置进行强力冷却,并通过两个流量继电器对冷却油流量进行控制,从而更好地降低主轴轴承的发热,控制主轴温升。还在主轴箱内壁上装有冷却油淋油装置,能使冷却油沿箱体内壁均匀下流以冷却主轴箱,使整个主轴箱实现恒温,更好地保证零件加工精度。

齐齐哈尔二机床(集团)有限公司参展TKG6920数控落地铣镗床采用轴承温度传感器检测主轴轴承的温度变化,以防止主轴在高速旋转时轴承温升过高而影响主轴精度,从而保证主轴的旋转精度和高速性能,在滑枕检测反馈控制系统中还配有铟钢杆,利用铟钢热膨胀系数小的特点,在加工过程中对滑枕热伸长进行实时补偿,确保了机床精度。

三、体会与建议

从本届展会境内外机床展品以及近几年收集的资料来看,随着国家对装备制造业的支持和国内机床制造厂家自身的不懈努力,我国在机床制造技术水平方面取得了不小成绩,在机床的高速、高精和外观方面也有了较大进步,且有多家机床制造厂能生产AC双摆头、大功率电主轴等高精尖机床部件。但境内产品和境外产品相比,还存在着不小的差距。解决这一问题还是要在国家统一规划下,加大对高新技术产品和关键功能部件研制的支持力度,组织科研院所与机床相关生产企业形成“合力”,尽快形成具有较高水平的机床设计及功能部件制造体系,争取尽快缩小差距,实现从机床大国到机床强国的转变。

(来源:钻镗床分会  作者:潘康健 芜湖恒升重型机床股份有限公司 


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