复合加工中心的发展趋势

2011-04-14陕西秦川机械发展股份有限公司技术研究院

世界制造技术与装备市场 2011年4期

关键词：静压高精度导轨

陕西秦川机械发展股份有限公司技术研究院孙璐

复合加工中心的发展趋势

Developing trends of com pound machining center

陕西秦川机械发展股份有限公司技术研究院孙璐

从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。进入21世纪以后，我国经济与国际全面接轨，数控机床更是进入了一个蓬勃发展的新时期。

随着航天航空、汽车和模具工业成为国内机床市场需求的主体，数控机床的发展趋势呈现出高速化、高精度化、复合化、模块化、智能化等特点。

伴随着市场的激烈竞争，客户的个性化需求日趋增多，产品的多样化发展迫在眉睫，零件的加工呈现出单件小批、复杂工艺、辅助时间和加工时间长等特点，因此，对数控机床的复合化即复合加工中心就提出了更高的要求，主要凸显在以下几个方面：

1 功能复合化

复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。工艺复合型机床如秦川机床的VTM180/VTM260龙门式车铣复合加工中心，工序复合型如秦川机床的VT350NC立式车床。采用复合机床进行加工，减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产生的误差，提高了零件加工精度，缩短了产品制造周期，提高了生产效率和制造商的市场反应能力，相对于传统的工序分散的生产方法具有明显的优势。

加工过程的复合化也促使了机床向模块化、多轴化发展。鲁南TMC250车铣复合加工中心就采用了系列化模块设计，具有12种搭配形式，能够在一次装夹完成车、铣、钻、镗、攻丝、铰孔、扩孔等多种工序。随着现代机械加工要求的不断提高，大量的多轴联动数控机床越来越受到各大企业的欢迎。

2 控制智能化

随着人工智能技术的发展，为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，复合加工中心的智能化程度在不断提高。具体体现在以下几个方面。

（1）加工过程自适应控制技术。根据切削条件的变化，自动调节工作参数，使加工过程中能保持最佳工作状态，从而得到较高的加工精度和较小的表面粗糙度，同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。

（2）智能故障自诊断与自修复技术。具有自诊断、自修复功能，在整个工作状态中，系统随时对CNC系统本身以及与其相连的各种设备进行自诊断、检查。一旦出现故障时，立即采用停机等措施，并进行故障报警，提示发生故障的部位、原因等。还可以自动使故障模块脱机，而接通备用模块，以确保无人化工作环境的要求。

3 功能部件、配件

数控功能部件是指数控系统、主轴单元、数控刀架和转台、滚珠丝杠副和滚动直线导轨副、刀库和机械手、高速防护装置等。为了提高数控机床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的应用成为必然。因此越来越多的功能部件向着高精度化、智能化及高可靠性方面发展。而他们的快速发展，也为我们的设计思路提供了更多的选择，使设计工作更加简单。

4 先进技术的应用

（1）重心驱动技术

重心驱动是一项可以缩短加工时间、改善轮廓加工精度、提高加工面质量、延长刀具寿命及机床寿命的技术。大连科德数控有限公司的14轴5联动卧式铣车复合加工中心在采用重心驱动的同时，配合使用双驱技术，有效抑制震动，提高了运动的平稳性，进而提高精度。而其主轴则采用直驱技术，有效的保证了高精度的回转运动。

（2）零传动技术（直驱技术）

所谓 “零传动”技术，即将机床床身与运动工作台之间的传动链缩短至零——只有一个直接驱动的直线电机（直线运动）或扭矩电动机（旋转运动）。直接驱动技术给数控机床提供了更高进给速度、加速度和控制精度的全新解决方案。

直接驱动的零传动技术具有以下重要特性。高的动态特性；运动平稳性；高的加速性能；静态和动态负载特性；无配合间隙的定位性能；无摩擦直接驱动。

大连科德数控有限公司的14轴5联动卧式铣车复合加工中心的单摆铣头采用以力矩电机为驱动核心，替代传统的涡轮蜗杆或齿轮等传动，消除了传统机械传动的间隙和传动误差，通过高精的伺服控制可以实现高分辨率精密回转运动。主轴和副主轴也采用直接电驱动技术的内置式同步电主轴，在1100r/min的转速下，最大可以提供565Nm的扭矩，完全满足难加工材料和重切削的扭矩要求。

5 结构布局日新月异

北一双柱立式铣车复合加工中心系列的床身、横梁采用高强度铸件，具有高刚性、好的抗震性和精度稳定性。滑枕采用进口直线导轨或者全包形式的闭式静压导轨。滑枕材料为合金锻件，具有很高的强度和刚度，静压导轨面用高精度导轨磨床加工成，确保结合精度，这样既可以使机床最大限度实现滑枕大行程伸出时车削和铣削的动、静刚度和精度的保持，又可以保证静压导轨永无磨损。高转速、大扭矩旋转工作台采用多头泵静压导轨，最大承重250t。转台具有C轴功能，可参与数控进给，转台驱动系统采用双齿轮油压消隙，传动精度高、扭矩大、性能稳定。溜板左右往复运动的进给采用齿轮齿条双电机消隙结构。横梁上下垂直运动采用闭式多头把静压导轨，进给丝杠使用进口高精度丝杠，采用双丝杠双驱动，双边闭环检测实现同步驱动。横梁运动可参与数控进给，可以由机床控制系统同步轴功能自动调整滑枕和溜板在横梁不同位置因自重产生的横梁倾斜。