加工中心等研制成功;关键技术,如静压导轨和静压轴承技术、同步控制和运动补偿技术、五轴联动技术、大功率双摆角铣头和重型回转工作台的技术攻关相继突破,标志着我国重型机床发展达到新的高度。
北京第一机床厂开始制造国内单机产值最大(8700万元/台)的超重型数控龙门镗铣床,目前一批世界之最的超重型机床陆续投入研制,将引导我国进入世界重型机床制造强国之列。
武汉重型机床集团制成XKD型超重型数控双龙门镗铣床,并投入自用。该机床为双龙门移动式,4铣头,龙门宽度6.8m,加工长度57m.双龙门移动式4铣头结构属于国内首创。
齐重数控装备有限公司试制成功BVDM315×5MC型立式铣钻中心,该机床采用双柱龙门框架结构,双刀架双24刀库,中心主轴出水功能,转速达到5000r/min,静压导轨回转工作台C轴功能,工作台直径3150mm,定位精度5″,最大加工直径3150mm,工件重20t,该机床用于大型风电轴承加工,填补国内空白。
齐齐哈尔二机床集团公司试制成功XK2127型五轴数控动梁龙门镗铣床。该机床采用长跨距重载滚珠丝杠及辅助装置,全自动附件交换装置,主轴浮动夹刀装置,横梁液压比例平衡等新技术,工作台8000mm×3000mm,主轴转速5~2000r/min,伺服电动机功率24kW,可实现多轴控制,五轴联动。
沈阳机床(集团)有限责任公司研制成功GMC2060u桥式龙门五轴加工中心。机床在X向双向驱动的同步控制及调整技术、五坐标联动
误差补偿技术、机床总体结构和拓扑优化有所突破,在高速、高精度和高刚度方面有所进展。机床参数:X×Y×Z:6300mm×2500mm×1000mm;主轴转速240~24000r/min,快速移动30m/min,A轴 95°~110°,C轴±360°。该机床在军工业广泛应用。
大连机床集团有限责任公司制成VX32~60动梁可交换工作台可换头五面体龙门加工中心,工作台长2000~12000mm,宽1600~3000mm,承重30t,X×Y×Z:7600mm×4700mm×1000mm,采用滚动直线导轨、电主轴和数控双摆角铣头。机床在关键技术设计制造上有新突破。 秦川机床集团公司2008年开发出VTM260型龙门式铣车复合加工中心,机床具有七轴五联动功能,复合化程度较高,可一次装夹实现车、铣镗、钻、攻螺纹和车螺纹等功能。工作台直径2600mm,最大车削直径3600mm,车削主电动机功率90kW,工作台车转速1~100r/min,工作台铣转速0~2r/min,铣轴电动机功率37kW,主轴转速1500r/min,C轴定位精度20″。
3)国产机床与国际先进水平的差距
尽管我国重型机床行业在最近几年来有了长足进步,取得可喜的发展。但是绝大部分中、高档重型数控机床还是依靠进口,其中德国和意大利的产品较多,它们代表着世界先进水平。国内产品与国外产品在结构上的差别并不大,采用的新技术也相差无几,但在先进技术应用和制造工艺水平上与世界先进国家还有一定差距。新产品开发能力和制造周期还满足不了国内用户需要,零部件制造精度和整机精度保持性、可靠性尚需很大提高,尤其是在与重型机床配套的数控系
统、功能部件,如刀库、机械手和两坐标铣头等部件,还需要境外厂家配套满足。
国内重型机床制造企业的制造能力很强,但大而不精,其主要原因还是加工设备落后,数控化率很低,尤其是缺乏高精水平的加工设备。同时,国内企业普遍存在自主创新能力不足,因为重型机床单件小批量的市场需求特点,决定了对技术创新的要求更高。国内重型数控机床产品与发达国家着名企业相比仍存在一定差距,产品水平的差距主要体现在:
(1)主轴转速国外先进水平已发展到最高达3000~4000r/min,而国内主要徘徊在800~1500r/min.
(2)快速进给国外先进水平达20000~30000mm/min,而国内主要在6000~10000mm/min.
(3)精度国外先进水平定位精度0.015/1000mm,重复定位精度0.003~0.007mm;国内产品定位精度0.025/1000mm,重复定位精度0.01~0.015mm.
(4)其他机床的可靠性、精度的稳定性、复合多功能、柔性化、智能化方面不如国外厂家,外观质量也有明显的差距。
国内厂家尽管技术略逊于国外先进水平,但在制造能力和价格上有很大的优势,尤其是超重型机床已达到当代国际先进水平。我们相信,我国重型机床制造随着科技进步与艰苦奋斗的努力,一定会也正在逐步缩小与世界先进水平的差距。
2.2 国产机床的核心技术始终严重缺乏
数控机床的核心是: 1.制造精度; 2.自动化程度;
主要是这两点,目前我国的数控机床设备只有华中数控和广数及沈数比较好点,其它的厂家都受制造技术难题的困扰;(数控系统多为日本法兰克和西门子居多)
在制造精度上更无法与欧美国家相比,有些国家把高精密的数控机床列为国家级战略设备,封锁对我国的技术输出。有些虽然卖给我们可拆卸(哪怕移动位置)机床类都有密码自锁功能,使我们根本无法使用。
国产机床不管是制造精度还是自动化程度都没有国际先进水平那么好,甚至差很多。所以国产机床的核心技术始终严重缺乏。
3 国内数控机床的发展趋势
3.1智能、高速、高精度化
新一代数控机床为提高生产效率,向超高速方向发展,采用新型功能部件(如电主轴、直线电机、LM直线滚动系统等)主轴转速达15,000r/min以上。计算机技术及其软件控制技术在机床产品技术中占的比重越来越大,计算机系统及其应用软件的复杂化,带来了机床系统及其硬件结构的简化,数控机床的智能化程度日趋提高。一台机床的重复定位精度如果能达到0.005 mm(ISO 标准、统计法),就
是一台高精度机床,在0.005mm(ISO 标准、统计法)以下,就是超高精度机床。高精度的机床,要有最好的轴承、丝杠。随着电脑辅助制造(CAM)系统的发展,精密度已达到微米级。
3.2设计、制造绿色化
绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理论和方法。它在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下,系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响,从而使得产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小,资源利用率最高。数控机床在设计时要考虑:绿色材料设计;可拆卸性设计;节能性设计;可回收性设计;模块化设计;绿色包装设计等。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式,通过绿色生产过程生产出绿色产品。数控机床在制造时要考虑:节约资源的工艺设计;节约能源的工艺设计;环保型工艺设计等。随着世界经济的迅速发展,尤其是国内改革开放以来工业化程度的加快,所带来的环境污染问题越来越严重,环境保护的呼声越来越高,环保问题已经成为各国经济可持续发展的制约因素之一。数控机床作为装备制造业的核心,能否顺应环保趋势,加大绿色设计与制造的研制,将是影响经济发展的重要要素之一。
3.3复合化与系统化
工件一次装夹,能进行多种工序复合加工,可大大地提高生产效率和加工精度,是机床一贯追求的。由于产品开发周期愈来愈短,对制造速度的要求也相应提高,机床也朝高效能发展。机床已逐渐发展
成为系统化产品,用一台电脑控制一条生产线的作业。产品对外观曲线要求的提高,机床五轴加工、六轴加工已日益普及,机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。
结 论
虽然经过多年的发展,我国数控机床技术取得较大的进步,
在世界市场上也占有比较重要的地位,但是我们也应该清晰地看到,在中、高档数控机床的可靠性和数控机床的配套设施方面以及数控机床的一些先进产品与技术,与国外发达国家相比仍有一定的差距,因此,还应做好以下几个方面:1)数控技术创新;2)加大数控专业人才的培养;3)积极消化国外先进数控技术;4)建立健全数控技术的产学研体系。只有这样我国数控机床水平才能处于世界领先水平。