復合加工中心的發(fā)展趨勢

陜西秦川機械發(fā)展股份有限公司技術研究院 孫 璐

復合加工中心的發(fā)展趨勢

Developing trends of com pound machining center

陜西秦川機械發(fā)展股份有限公司技術研究院 孫 璐

從20世紀中葉數(shù)控技術出現(xiàn)以來，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。進入21世紀以后，我國經濟與國際全面接軌，數(shù)控機床更是進入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。

隨著航天航空、汽車和模具工業(yè)成為國內機床市場需求的主體，數(shù)控機床的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出高速化、高精度化、復合化、模塊化、智能化等特點。

伴隨著市場的激烈競爭，客戶的個性化需求日趨增多，產品的多樣化發(fā)展迫在眉睫，零件的加工呈現(xiàn)出單件小批、復雜工藝、輔助時間和加工時間長等特點，因此，對數(shù)控機床的復合化即復合加工中心就提出了更高的要求，主要凸顯在以下幾個方面：

1 功能復合化

復合機床的含義是指在一臺機床上實現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據(jù)其結構特點可分為工藝復合型和工序復合型兩類。工藝復合型機床如秦川機床的VTM180/VTM260龍門式車銑復合加工中心，工序復合型如秦川機床的VT350NC立式車床。采用復合機床進行加工，減少了工件裝卸、更換和調整刀具的輔助時間以及中間過程中產生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了產品制造周期，提高了生產效率和制造商的市場反應能力，相對于傳統(tǒng)的工序分散的生產方法具有明顯的優(yōu)勢。

加工過程的復合化也促使了機床向模塊化、多軸化發(fā)展。魯南TMC250車銑復合加工中心就采用了系列化模塊設計，具有12種搭配形式，能夠在一次裝夾完成車、銑、鉆、鏜、攻絲、鉸孔、擴孔等多種工序。隨著現(xiàn)代機械加工要求的不斷提高，大量的多軸聯(lián)動數(shù)控機床越來越受到各大企業(yè)的歡迎。

2 控制智能化

隨著人工智能技術的發(fā)展，為了滿足制造業(yè)生產柔性化、制造自動化的發(fā)展需求，復合加工中心的智能化程度在不斷提高。具體體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）加工過程自適應控制技術。根據(jù)切削條件的變化，自動調節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產效率。

（2）智能故障自診斷與自修復技術。具有自診斷、自修復功能，在整個工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時對CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設備進行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障時，立即采用停機等措施，并進行故障報警，提示發(fā)生故障的部位、原因等。還可以自動使故障模塊脫機，而接通備用模塊，以確保無人化工作環(huán)境的要求。

3 功能部件、配件

數(shù)控功能部件是指數(shù)控系統(tǒng)、主軸單元、數(shù)控刀架和轉臺、滾珠絲杠副和滾動直線導軌副、刀庫和機械手、高速防護裝置等。為了提高數(shù)控機床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的應用成為必然。因此越來越多的功能部件向著高精度化、智能化及高可靠性方面發(fā)展。而他們的快速發(fā)展，也為我們的設計思路提供了更多的選擇，使設計工作更加簡單。

4 先進技術的應用

（1）重心驅動技術

重心驅動是一項可以縮短加工時間、改善輪廓加工精度、提高加工面質量、延長刀具壽命及機床壽命的技術。大連科德數(shù)控有限公司的14軸5聯(lián)動臥式銑車復合加工中心在采用重心驅動的同時，配合使用雙驅技術，有效抑制震動，提高了運動的平穩(wěn)性，進而提高精度。而其主軸則采用直驅技術，有效的保證了高精度的回轉運動。

（2）零傳動技術 （直驅技術）

所謂 “零傳動”技術，即將機床床身與運動工作臺之間的傳動鏈縮短至零——只有一個直接驅動的直線電機 （直線運動）或扭矩電動機 （旋轉運動）。直接驅動技術給數(shù)控機床提供了更高進給速度、加速度和控制精度的全新解決方案。

直接驅動的零傳動技術具有以下重要特性。高的動態(tài)特性；運動平穩(wěn)性；高的加速性能；靜態(tài)和動態(tài)負載特性；無配合間隙的定位性能；無摩擦直接驅動。

大連科德數(shù)控有限公司的14軸5聯(lián)動臥式銑車復合加工中心的單擺銑頭采用以力矩電機為驅動核心，替代傳統(tǒng)的渦輪蝸桿或齒輪等傳動，消除了傳統(tǒng)機械傳動的間隙和傳動誤差，通過高精的伺服控制可以實現(xiàn)高分辨率精密回轉運動。主軸和副主軸也采用直接電驅動技術的內置式同步電主軸，在1100r/min的轉速下，最大可以提供565Nm的扭矩，完全滿足難加工材料和重切削的扭矩要求。

5 結構布局日新月異

北一雙柱立式銑車復合加工中心系列的床身、橫梁采用高強度鑄件，具有高剛性、好的抗震性和精度穩(wěn)定性。滑枕采用進口直線導軌或者全包形式的閉式靜壓導軌?；聿牧蠟楹辖疱懠哂泻芨叩膹姸群蛣偠?，靜壓導軌面用高精度導軌磨床加工成，確保結合精度，這樣既可以使機床最大限度實現(xiàn)滑枕大行程伸出時車削和銑削的動、靜剛度和精度的保持，又可以保證靜壓導軌永無磨損。高轉速、大扭矩旋轉工作臺采用多頭泵靜壓導軌，最大承重250t。轉臺具有C軸功能，可參與數(shù)控進給，轉臺驅動系統(tǒng)采用雙齒輪油壓消隙，傳動精度高、扭矩大、性能穩(wěn)定。溜板左右往復運動的進給采用齒輪齒條雙電機消隙結構。橫梁上下垂直運動采用閉式多頭把靜壓導軌，進給絲杠使用進口高精度絲杠，采用雙絲杠雙驅動，雙邊閉環(huán)檢測實現(xiàn)同步驅動。橫梁運動可參與數(shù)控進給，可以由機床控制系統(tǒng)同步軸功能自動調整滑枕和溜板在橫梁不同位置因自重產生的橫梁傾斜。

6 結語

從CCMT2010和CIMT2011看到，高速化、高精度化、復合化、模塊化、智能化以及各種先進技術的應用和各式各樣的結構創(chuàng)新已經成為數(shù)控機床乃至是復合加工中心的發(fā)展趨勢。