第三次工业革命时代的机床制造技术创新
2014-2-17 15:55:33
第13届中国国际机床展(CIMT2013)于2014年4月22-27日在北京新国际展览中心隆重举行。本届展会展出加工中心247台,其中立式128台,卧式50台,五轴联动41台。
国产大型五面体加工中心的林立,是我国机床制造业技术进步的标志,早期的CIMT展会上,台湾高明、亚葳展出的小龙门乃属稀罕之物;而今沈阳、大连、三一、新瑞等高档龙门争奇斗艳,确实使国人扬眉吐气。此外,国产卧加与五轴联动展品越来越多,制作也越来越精,这亦意味着我国制造能力与市场需求的双双提升。
1 智能制造是技术创新的推手
世界进入21世纪后,据认是进入了第三次工业革命的时代。先进制造业是这个时代的象征之一,而智能化又是先进制造业的重要组成部分,它是集信息技术、光电技术、通信技术、传感技术等为一体,推动着机床制造的不断进步,从展会中也能窥见一斑。
在E2馆DMG-MORI SEIKI展台,陈列着一台DIXI 210龙门五轴加工中心,主轴箱中装有B、C驱动电动机,铣头可立卧连续回转。在Y轴上,置有Φ1 700 mm的C轴回转工作台,转速12 r/min,承重8 t,机床X×Y×Z三向行程为1 800 mm×2 100 mm×1250 mm,主传动44 kW。
DIXI是瑞士精密坐标镗床的供应商,以加工高端精密机床著称,它们被日本森精机收购后,如今3家又合在一起,此款机床由DIXI设计,在DMG的弗朗顿工厂装配,并向中国出售了1台。
DMG弗朗顿厂长Mr.Alfred Geissler和DIXI主管设计Mr.Tobias Steiner在展品旁和笔者介绍时,重点强调了这台机床采用了空间误差补偿技术(Volumetric Compensation)。一般数控机床的调试,通常都用激光干涉仪,对X、Y、Z这三根直线轴进行运动轨迹测试,若有误差就补偿丝杆螺距。现在该机床的三维行程空间内,设定了6 000个受激光控制的点,而机床主轴装上红宝石测头,当其与这些点在空间相遇时,激光就能测得空间位置偏差并予以补偿纠正。这项技术由西门子公司发明,日本MAZAK也予采用。
DIXI 210另一个关键技术是热变形控制系统,以保证机床的稳定工作精度。在机床的主轴、滚珠丝杠、驱动电动机、变速箱等多处(蓝色区域),具有大流量率的大型冷却装置,所设的热量控制点由传感系统把关,一旦超过设定温度范围,就发指令给空调系统,让温度回调正常。
由于采取了这些措施,而且导轨采用传统的人工刮研,故机床的精度比原来提高3倍,各轴的定位精度为4 μm。
大连科德数控展出的各种加工中心,其定位精度能达到5 μm,重复定位精度为3 μm,甚至还可更高,这主要是该公司的机床反馈,采用专利产品激光光栅尺,故精度特别高。
日本安田公司YASDA展出的YBM6J高精度卧式坐标加工中心,带有“机体温度控制装置”,在机床的底座、立柱、工作台等处,用内冷却液进行循环冷却并通过温度传感系统,保证温差变化在±0.2 ℃左右。这台卧加在现场演示调头镗技术,其定位精度可达到2.0 μm和3.0 μm。
德国海德汉在展会上介绍智能控制技术比较全面,主要功能有:
集成的自适应进给控制功能(AFC-Adaptive Feed Control)。数控系统可按照主轴功率负载大小,自动调节进给速率。当AFC工作时,进给速率调节不是来自倍率调节旋钮,而是来自主轴功率和其他工艺数据。这样既可提高加工效率,同时也加强了刀具监控,以防刀具断裂或磨损而受到损伤。
自动校准和优化机床精度(Kinematic Opt)
该功能是自动校准多轴机床精度的有效工具。当插入海德汉测头后,探测循环可全自动测量机床旋转轴,无论这个旋转轴用在回转工作台上,还是用在摆动铣头上,测量和补偿过程全自动,即可长时间保证高精度的多轴加工。
智能颤纹控制(ACC-Active Chatter Control)
在数控加工过程中,由于主轴
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