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第十一届中国国际模具技术和设备展览会现代模具制造技术及设备评述(1)

第十一届中国国际模具技术和设备展览会现代模具制造技术及设备评述(1)

  • 分类:技术展品
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  • 来源:
  • 发布时间:2006-06-27 17:10
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【概要描述】

第十一届中国国际模具技术和设备展览会现代模具制造技术及设备评述(1)

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  第十一届中国国际模具技术和设备展览会现代模具制造技术及设备评述(1)

  http://www.CHINA-NTM.com 技术交流  2006年6月27日
 
  摘要:通过对第十一届中国国际模具技术和设备展览会中模具加工技术以及关键设备、刀具、测量仪器、模具的CAD/CAE/CAM技术等的水平评述,介绍了现代模具制造技术的现状、特点和发展趋势。
  关键词:数控电火花加工机床;加工中心;数控铣床;平面磨床;万能磨床;数控坐标磨床;数控雕刻机;测量仪器;刀具;模具CAD/CAE/CAM技术
  第十一届中国国际模具技术和设备展览会于2006年5月8日至12日在上海举行。本届模展面积达60 000 m2,与上届相比有大幅度提高,其中模具加工设备展出面积约占60%,显示了模具制造技术及设备的强大阵容。由于国内外厂商踊跃参展,与上届相比参展厂商明显增加,特别是国内外知名厂商都参加展出,展出的新工艺、新技术、新产品精彩纷呈,水平和档次与上届相比有明显提高,所以展会体现了模具制造技术及设备的当代先进水平。本届模展是我国历史上规模最大、水平最高的一次盛会,说明中国国际模展具有强大的生命力,将对我国模具工业的发展起到积极的推动作用。
  1  数控电火花加工机床
  “十一五”模具发展的目标是:模具精度达到±0.001 mm;模具生产周期将比现在缩短30%;机床数控化率将比现在提高1倍;大型、精密、复杂等中、高档模具的比例将从现在的30%提高到40%。这一目标推动了模具制造设备水平的提高,同样也推动了电火花加工机床新工艺、新技术、新产品的发展。
  1.1  数控电火花成形机的新发展
  数控电火花成形机(NCSEDM机床)各项工艺指标虽然已达到了很高的水平,可是在高速铣(HSM)迅速发展的今天,其发展空间仍受到了一定的挤压。但由于HSM在加工凹型腔时还存在一定的问题,包括深槽窄缝的加工,内清角的加工,棱边清晰的加工,细微、复杂、精密加工,深型腔(L/D≥5)的加工等,还有超硬材料的加工也不是HSM的特长,因此本届模展中还是显示了NCSEDM机床的发展前景。从参展NCSEDM机床的新工艺、新技术、新产品的发展角度来看,国外几个著名厂商还是处于领先优势。
  日本牧野公司第一次展出电极自动交换(AEC)和工件自动交换(AWC)的EDGE2全自动NCSEDM机床。AEC采用EROWA ITS系统、3R宏系统或牧野的Y形系统,分直接交换式和旋转式二种。直接交换式电极容量为4根,旋转式电极容量为8~32根,使用卡盘适配器交换时最大电极重量(含电极夹具)40 kg,AEC交换时间一般为20 s;AWC具有通用性的工件库和工件货盘交换装置,容易确认的平面工件库适合于复杂模具加工。采用辅助工作台,以便于大工件的自动交换,采用工作液快速处理技术,使下一个工件的交换变得更快、更可靠。该机床还具有工作液恒温控制(±0.5 ℃),Ra0.18 μm的超精加工技术(电极:直径40 mm铜,工件:NAK80),R0.015mm的锐角加工技术以及添加剂为USC的混粉加工技术等。
  日本沙迪克公司展出的AM45L同样是全自动的NCSEDM机床,具有电极和工件自动交换功能,采用的是EROWA系统,也是第一次在国际模展上展出。
  瑞士夏米尔公司也开发了混粉加工技术,在国际模展上第一次展出了ROBOFORM 350γ混粉加工机床,该机床采用1.5 L罐装Gamma M1×50混粉,可以用混粉工作液进行粗、精加工,并在同一台机床上可实现普通工作液和混粉工作液二种加工方式,从混粉加工转换到普通工作液加工,约需2 h的过滤时间,而从普通工作液转换成混粉加工,只要30 min的准备时间。混粉加工时不用过滤器。混粉的使用寿命为400 h,甚至更长一些。混粉可以实现Ra0.2μm的精加工,即使加工面积的大小变化,也能加工出Ra0.2μm的工件表面。例如,加工30mm×30mm×5mm的型腔,材料为W300钢,用同样的加工工艺,普通工作液Ra0.5μm,而混粉工作液Ra0.18μm,而且缩短了加工时间,降低了约30%的电极损耗。传统加工与混粉加工表面粗糙度Ra与加工时间的关系如图1所示。
  图1  传统加工与混粉加工表面粗糙度与加工时间的关系(略)
  以上从技术先进性以及在国际模展上首次展出的角度介绍的全是国外机床,但从中可以看出:
  (1)机床的AWC在中国展出只是近年来的事,以前只有AEC,而AWC只在欧美、日本等发达国家和地区展出,说明国外厂商已认识到中国用户需求水平在不断提高,重视开拓全自动NCSEDM机床的中国市场。
  (2)包括AEC、AWC、专家系统等成套的全自动NCSEDM机床在国内还没有开发,虽有AEC及专家系统的NCSEDM机床,但在实际应用中还存在不少问题。AEC在实际生产中应用不多,并缺乏按加工类别细分,适合各种加工条件的完善的专家系统。因此,我们的机床从实验室的工艺水平到生产厂的出厂工艺水平,再到用户实际使用的工艺水平,实际上是逐步下降的。除了其他各种因素外,机床操作中较多的人工干预是造成上述问题的重要原因。提高自动化程度,避免或减少人工干预是解决这一问题的有效途径。所以,提高EDM自动化水平是EDM的重要发展方向。
  (3)混粉加工已有较长的历史了,日本的沙迪克、三菱、牧野等公司都开发应用了混粉加工技术,而瑞士阿奇夏米尔公司却迟迟不动,这次瑞士夏米尔公司展出了混粉加工技术(ROBOFORM 350 γ)。这样国外知名厂商都各自开发了混粉加工技术,这也从另一方面说明混粉加工有其重要的应用价值。我国有关高校虽对混粉加工进行了研究,发表了不少文章,但至今未见产品上市。
  (4)从国际模展来看,我国的NCSEDM机床近年来发展不快。
  1.2  低速走丝电火花线切割机逐渐成为市场的新主力
  由于低速走丝电火花线切割机(LSWEDM机床)解决了加工表面质量问题,再加上它一系列的技术进步,故LSWEDM机床的水平有了质的飞跃,其优异的加工性能,目前还找不到哪一种加工技术可与之竞争。
  LSWEDM机床主要用于精密、高效、长寿命冲压模的加工制造,具有代表性的如:机电一体化的电机铁芯自动叠片硬质合金多工位级进模,其精度达2μm,步距精度3μm,Ra0.10~0.40 μm;精密、高效、长寿命的空调器翅片多工位级进模,精度为2μm;高难度成形的彩管电子枪零件,G5底25工位硬质合金级进模,精度为2μm;集成电路框架32工位级进模,精度为2μm;手机连接器50工位级进模,精度为2μm,步距精度为3μm;等等。精密、复杂、长寿命冲压模都离不开LSWEDM机床的精密加工技术,这也推动了LSWEDM机床的技术进步及市场发展。
  在本届模展上,国外一些著名厂商都展出了高性能、高精度的LSWEDM机床,以往曾进行了不少报道,但瑞士阿奇公司的AGIE CUT PROGESS机床的特色值得重点介绍。该机床开发的e-cut电源在加工效率为350~500 mm2/min的情况下,加工表面粗糙度Ra可达0.8μm(图2)。这种第一次高效切割就能达到表面糙度Ra0.8μm水平,对于最终实现精密加工的多次切割来说,与过去相比,可节省50%的加工时间,减少约40%的滤芯消耗、40%的树脂消耗、60%的丝材消耗,具有明显的技术经济效益,具有较大的实用价值。
  图2  PROGRESS机床在表面精糙度Ra0.8μm时的最大加工效率(略)
  国内LSWEDM机床呈现迅速发展的趋势。本届模展上展出LSWEDM机床的除最早开发生产的苏州电加工机床研究所、苏三光集团等外,还有上海大量、北京安德、苏州宝玛等企业。台湾企业在大陆生产LSWEDM机床并参加展出的公司有:上海京美、昆山乔懋、苏州群伦、昆山庆鸿等。国内具有自主知识产权并具有代表性的LSWEDM机床开发生产企业是苏州所和苏三光等,其DK76系列产品在国内具有领先水平。以苏三光的DK7632为例,该机床开发的高峰值电流(近千安培)、窄脉宽(纳秒级)、无电解、无限流电阻电源,使最大加工速度达到350 mm2/min,最佳表面粗糙度可达Ra0.3μm;无电解加工技术为消除工件变质层,提高加工表面质量创造了条件;取消放电回路限流电阻和功率释放电阻,不但可简化结构,而且与有电阻相比,可节能40%~60%;机床还具有工艺数据库和多任务网络通讯等特点。该机床达到了国内领先水平及国际同类产品的先进水平。
  本届模展上参展的LSWEDM机床生产企业既有大陆和台湾(在大陆)的企业,又有日本三菱(大连)、日本沙迪克特种(苏州)和最近开业的日本牧野(昆山)等独资的企业,再加上国内一些潜在的企业,说明我国LSWEDM机床的大发展时期已经到来。2001年我国的LSWEDM机床产量只有150台,至2004年已达1800台,而2005年升至2400台,2006年预计为3 500~4 000台,产值可达25~30亿元,而2006年高速走丝电火花线切割机(HSWEDM机床)的产量仍然最大,产值约为16亿元。长期以来特种加工机床行业,HSWEDM机床一直占有市场的主导地位,但2006年开始LSWEDM机床将成为特种加工机床行业的市场新主力。
  LSWEDM机床成为市场新主力的主要原因有以下几个方面:
  (1)LSWEDM机床主要用于模具工业、航天航空工业、军工等领域。2005年模具产值已达610亿元,企业有2万多家。随着精密、复杂、长寿命模具的不断发展,众多模具企业的加工设备纷纷更新换代,而LSWEDM机床是模具加工必不可少的重要设备。我国航天航空、军工领域的发展,同样推动了LSWEDM机床的迅速发展。
  (2)过去LSWEDM表面会产生“变质层”,影响模具寿命,但现在LSWEDM已消除“变质层”,其表面质量、精度、表面粗糙度已能满足精密、复杂、长寿命模具的要求,与磨削加工一样可以作为精密模具最终加工的手段。由于LSWEDM一系列优点,所以“以割代磨”的发展趋势越来越明显,促进了LSWEDM机的发展。
  (3)LSWEDM机床优异的加工性能和工艺指标,目前其他加工方法还无法与之竞争,还无法用别的加工工艺方法替代。
  (4)HSWEDM机床与LSWEDM机床基本上属同一加工工艺,同一应用领域。随着我国国民经济各领域的迅速发展及技术进步,HSWEDM机床逐渐不能适应技术进步的需要,因此,3.5~4.0万台/年HSWEDM机床的市场会受到挤压,从中也可以看出LSWEDM机床今后的发展空间。
  但HSWEDM机床也在不断进步,在我国仍有较大的市场。
  1.3  高速走丝电火花线切割机的新亮点
  确实,HSWEDM机床也在进步。在这次展览会上由上海大量、苏州新火花、苏州开拓、上海特略等单位展出了多次切割HSWEDM机床,这是HSWEDM机床的新亮点。提高加工精度实现多次切割的主要应解决的技术问题有:加工过程中电极丝空间形位变化的控制,采用高耐磨性的导向装置、恒张力的控制机构以及采用走丝速度程控调节等措施,为实现多次切割创造了有利条件;窄脉宽、高峰值电流的新型脉冲电源是提高多次切割工艺水平的重要条件;还有如采用短程往复走丝、改变跟踪控制方法、进行系统工艺试验开发多次切割软件等。提高机床的运动精度对任何HSWEDM机床都重要,但对多次切割的HSWEDM机床更重要。
  多次切割HSWEDM机床较大程度地提高了加工工艺水平。例如:苏州新火花的多次切割HSWEDM机床,3次切割能获得Ra≤1.2μm,平均加工速度为≥50 mm2/min,加工件表面光泽,无切割条纹。单次切割的最大加工效率可达140 mm2/min;上海大量TP系列多次切割机进行三次切割后Ra≤1.0μm,加工精度(尺寸差)≤6.0μm。以该公司加工的八方工件为例(表1),说明多次切割加工工艺确实推动了HSWEDM机床的技术进步。
  表1  HSWEDM多次切割加工工艺指标
 
项  目
工艺指标值
 
第一次切割
第二次切割
第三次切割
脉冲参数P
P3.3.1
P3.1
P0.0.0
补偿量f/mm
0.14
0.10
0.09
切割速度v/(mm2/min)
66
45
55
表面粗糙度Ra/μm
3.45
1.40
0.80
加工精度/mm
 
 
0.005

   注:工件材料为淬火Cr12,正八角形,对边距20 mm,厚度40 mm。

  1.4  专用数控电火花加工机床的新产品
  展出的专用数控电火花加工机床不多,最近通过鉴定的苏州电加工机床研究所的数控电火花轮胎模加工机床具有明显的创新性和实用性。
  该机床适用于力车、摩托车、卡车、轿车等轮胎模制造,特别适用于高速轮胎模的制造。该机床的“一种环件花纹电火花加工专用设备的床体”专利技术,提出了电火花轮胎模具加工专用设备合理的运动分布及整机布局;机床的卸荷技术,使机床的承载量与同规格机床相比提高了将近一倍,扩大了轮胎模的加工范围,并使该部件的成本降低了20%,现已申请国家专利;精确的多自由度调节机构,使运动轴之间、运动轴与安装面之间达到了较高的综合精度,结合高精度的电极装夹柄,保证了模具中型腔位置的准确性和一致性;精确的分度功能和高性能的Z轴伺服特性,提高了模具中由花块型腔的底面和侧面所形成的空间组合曲面精度,保证了轮胎的圆度和动平衡性能。机床的自适应控制高效脉冲电源,实现了高性能稳定加工;专用数控系统及专用软件,功能强大,操作简单,自动化程度高;升降式油槽可实现浸入式加工,避免了由于冲液加工引起的火灾危险等。机床自开发生产以来,已销售了300多台,产值达2 700多万元,具有良好的技术经济效益。
  2  加工中心与数控铣床
  本届模展上来自德国、瑞士、美国、日本、西班牙、意大利、我国台湾及香港地区和国内部分机床厂约60余家厂商展出了各种加工中心和数控铣床70余台。参展的展品集中显示当今世界的加工中心和数控铣床应用直线电机、内装式电主轴、DD电机(力矩电机)、双伺服电机双丝杠驱动(重心驱动)、高性能的数控装置、高速高精伺服控制技术、高分辨率高精度的位置检测技术、热补偿技术、激光技术、3~5轴加工的CAM技术等先进技术的最新成就和向高速化、高精化、复合化、智能化、柔性化、5轴加工方向发展的趋势。
  德国DMG公司在本届模展上展出的高性能展品倍受模具制造业的关注。
  展出的展品有CTX310V3、NEF400数控车床;DMC635V、DMU50 eVo linear、DMC64V linear、DMC75V linear立式加工中心;DMU60 mono BLOCK、DMU80P duoBLOCK 数控万能铣床和LASERTEC40三维激光加工机。
  DMU50 EVO linear 5轴联动加工中心的特点是机床的X轴采用直线电机驱动,使X轴的快移速度达80 m/min,加速度为10 m/s2;机床采用大功率的电主轴,主轴转速为18 000r/min,主轴功率为35 kW,刀库采用双爪换刀机械手,缩短换刀时间,其换刀时间为5 s。采用先进的Heidenhain iTNC530数控系统、采用数控。转摆动工作台,实现5面加工/5轴联动加工。
  DMC75V linear 5轴联动立式加工中心的特点是机床的X、Y、Z 3轴均采用直线电机驱动,快移速度达90 m/min,加速度达2 g,电主轴的主轴转速为18 000 r/min,主轴功率为35/25 kW(可选配42000 r/min),ATC刀库的刀位数为30,还可选配可放置20个工件的托盘存储器。机床采用主轴头摆动和数控回转工作台,实现5面加工/5轴联动加工。机床X、Y、Z向的行程为750 mm×600 mm×560 mm。
  DMU60 mono BLOCK是采用整体结构的数控万能铣床,该机床采用模块化结构设计,适用于3轴或5轴加工,可选配从10000~42000 r/min不同主轴转速的电主轴,也可选配带B轴的铣头和集成在固定工作台上的数控回转工作台,实现5面加工/5轴联动加工。
  DMU80P duo BLOCK是采用两体式结构的可升级为加工中心的高效新型万能数控铣床、机床的特点是机床底座、床身采用高强度高阻尼的GGG60铸铁材料;采用两体式结构减少移动部件的质量、增加静止部件的质量,从而提高机床的动态性能;机床X轴的滑板座上装有3根直线滚动导轨,使机床在Z向全行程上具有相同的刚性;机床可配立、卧自动转换的万能铣头,或选配数控摆动铣头和数控回转工作台,实现5面加工/5轴联动加工。其DMU80FD duo BLOCK机床还可选配采用DD电机直接驱动的车铣工作台,使机床既能进行铣削加工又能进行车削加工,回转工作台最大回转速度为800 r/min,最大扭矩980 N·m。该机床X、Y、Z向的行程为800 mm×800 mm×800 mm,电主轴的主轴转速为12000 r/min,主轴功率为28/19 kW,快移速度为60 m/min。
  日本森精机制作所展出了NV1500 DCG小型高精度立式加工中心、NV4000 DCG高精度立式加工中心和NH4000DCG高精度卧式加工中心。
  NV4000 DCG高精度立式加工中心的特点是机床采用拱型立柱,使机床Z轴实现重心驱动,机床的Z轴和Y轴采用双伺服电机和双滚珠丝杠驱动,使机床主轴、工作台移动时的振动最小化,从而提高零件的加工精度延长力具的使用寿命。机床采用分辨率为0.05 μm的绝对式光栅尺作闭环检测,采用隔热和冷却发热部件(伺服电机、滚珠丝杠)和热变形自动补偿功能减少机床的热变形,保证机床长时间运转具有稳定的加工精度。该机床的X、Y、Z向的行程为600 mm×400 mm×400 mm,主轴转速12000 r/min,主轴功率18.5/15/11 kW(可选20000或30 000 r/min),快速移动速度42 m/min,刀库容量20把。
  NH4000 DCG高精度卧式加工中心的特点是机床采用高刚度框中框结构,其X轴采用双伺服电机和双滚珠丝杠驱动,回转工作台采用5.5/3.5 kW,回转速度为100 r/min的直接驱动系统,机床采用隔热和冷却发热部件(伺服电机安装座、滚珠丝杠),减少机床热位移的影响,保证机床的精度。该机床X、Y、Z向的行程为560mm×560mm×630mm,主轴转速为14000 r/min,主轴功率18.5/11 kW,快移速度为50m/min。该机床用直径16 mm的4刃铣刀,在主轴转速8000 r/min,进给速度2000 mm/min的条件下加工外径为100mm的圆(铝材)实测圆度仅为1.8μm。
  日本MAZAK公司展出了SUPER MOLD MAKER 2500-μ高精度龙门式立式加工中心,该机床X、Y、Z向的行程为1020 mm×560 mm×460 mm,主轴转速为24000 r/min,主轴功率为30 kW,ATC的刀位数为30。
  日本牧野(上海)铣床制作所展出了二台V系列(V22,V77)立式加工中心。
  V22立式加工中心的特点是电主轴的冷却和润滑方式采用轴心冷却和轴承内的润滑。采用向主轴轴心内部输送已控制温度的冷却油直接冷却主轴主体的方式(轴心冷却方式),以及将送到主轴内侧的冷却油通过轴承内环上的小孔供给轴承,对轴承进行润滑的方式(轴承内润滑方式)。独特的主轴轴心冷却系统,可以提高主轴的刚性、精度和加工速度,并使主轴可以长时间连续工作于最高转速;机床上装有混合刀具长度自动测量装置。该测量装置用接触式探头和非接触式传感器分别测定刀头的位置和主轴端面的位置,从而使机床由于使用不同的刀具在加工面的连接点处的断差(台阶)减小(<2μm=;机床的X、Y、Z轴均采用无悬浮的结构和吸振性强的滑动导轨,确保机床在全行程范围内的高精度加工;机床各轴的位置检测采用分辨率为0.05μm的高精度光栅尺,并采用具有超级G1.4高速高精加工功能数控系统,提高加工零件的形状精度。V22立式加工中心的X、Y、Z轴行程为320mm×280mm×300mm,主轴最高转速为40000 r/min,功率8.4 kW,ATC的刀库的刀位数为15(可选配30/60),可选配自动工件交换装置AWC(工件容量30/60个),工件自动测量装置使机床可实现无人化生产。
  V系列立式加工中心机床配上全封闭的防护罩和高性能的吸尘器,使机床可用于石墨电极的高速高精加工。
  日本沙迪克公司展出了MC430L高速加工中心。MC430L高速加工中心的特点是机床的X、Y、Z轴均采用直线电机驱动,直线电机与工作台直接连接具有低振动、低噪声、免维护的特点,实现了高响应高精度的控制。采用能将冷却液温度控制在±0.15 ℃以内的高性能冷却装置对电主轴进行冷却和采用直接冷却直线电机的线圈的方法,减少机床的热变形。机床各轴采用分辨率为0.03μm的光栅尺作闭环控制。数控系统通过预读1 000个程序段的SEPT高速高精控制,保证高速加工的精度。该机床的X、Y、Z轴的行程为420 mm×350 mm×200 mm,主轴转速为40 000 r/min,最大加速度为1 g,快移速度为36 m/min;ATC刀库的刀位数为16。该机床用10 000 mm/min速度;加工直径为40 mm的圆,实测圆度可达1.9 μm。
  美国哈斯公司展出了TM-1数控工具铣,VM-3模具加工中心,VF-1、VF-2立式加工中心,VF-3SS超高速立式加工中心,EC-400卧式加工中心,MDC-500铣钻中心。
  VF-3SS型高速立式加工中心的特点是主轴采用同轴直联驱动的方式,减少主轴高速旋转时的振动和噪声,从而提高加工零件的精度;主轴位于主轴箱内的独立罩壳中,冷却液通过这个罩壳进行循环,带走主轴产生的热量,使主轴箱的热变形最小化,并采用电子热补偿系统对滚珠丝杠因发热带来的位置误差进行补偿,从而提高机床的热稳定性;由哈斯自己设计制造的CNC系统可对机床进行优化。其一键特色(许多功能只需按一个键就可以执行)、多功能手轮(可以用来控制主轴速度和进给速度等功能)使其具有用户友好的界面。
  瑞士米克朗公司展出了HSM300高速加工中心和HSM500U 5轴联动高速加工中心。其主轴转速高达50 000 r/min。
  美国法道加工中心有限公司(现隶展于美国MAG工业自动化公司)展出了VMC4020C立式加工中心,该机床采用高刚性的矩形导轨结构,X、Y、Z轴的行程为1 016 mm×508 mm×711 mm,主轴转速为7500 r/min,主轴功率为16.8 kW(163 Nm),选配法道公司COOL POWER冷却系统,对主轴和丝杠进行冷却使机床定位部件的温度始终保持在与环境温度相差±1℃的范围内,保持机床精度的一致性,从而确保任何时刻对工件加工的精度。该机床的定位精度为±0.005 mm,重复定位精度为±0.002 5 mm。
  日本大隈公司展出了MULTUS B300智能化复合加工机床,MILLAC-852V、MXR-560V、MB-46VA立式加工中心。
  台湾东台精机股份有限公司展出了MDV-508高速立式加工中心,X、Y、Z轴的行程为850 mm×500 mm×530 mm,主轴转速为12000 r/min,主轴功率为22 kW,ATC刀库的刀位数24。
  西班牙尼古拉斯克雷亚集团公司展出了FP-40(带C5E铣头)5轴联动龙门式加工中心,DIANA立卧两用床身式加工中心。FP-40龙门式加工中心特点是可以选配多种铣头,满足各种要求,显示该公司制造大型龙门加工中心的实力。
  沈阳机床集团展出了GMB 2040m5x龙门式五轴加工中心、VMC1051、VMC850立式加工中心。
  桂林机床股份有限公司展出了XK2312WT/5x 5轴联动数控龙门铣床、XK715G/3-5x 5轴联动数控床身铣床(叶片铣床),展现了我国制造龙门式加工中心,数控龙门铣床的水平。
  北京机床所精密机电有限公司展出了μ1 000-3 V高精度立式加工中心。机床的特点是床身、立柱、工作台、主轴箱等均采用高强度铸铁,并配置合理的加强筋结构,使整机刚性和精度保持性好;机床的X轴配置在立柱上,工作台只作Y轴移动;X、Y、Z 3轴均采用直线光栅尺实现全闭环控制;主轴采用内装式电主轴单元。并配有主轴热补偿功能和空间误差补偿功能,对主轴在长时间运转下的热伸长及在X、Y平面上的误差进行实时补偿,提高机床的加工精度。该机床为X、Y、Z向的行程为1 000 mm×560 mm×550 mm,主轴转速为12 000 r/min,主轴功率为22/18.5 kW。ATC刀具数为24,换刀时间1.5 s/(T-T)。机床各轴的定位精度为0.008 mm,重复定位精度为0.004 mm。
  纵观本届模展,显示出加工中心、数控铣床正向高速、高精、复合、智能、柔性化方向发展,所采用的先进技术和功能部件,也为我国研究应用先进技术、自主创新,加速发展数控机床的功能部件提供了很好的借鉴。
  3  平面磨床、万能磨床、数控坐标磨床
  汇集世界著名磨床制造商的德国斯莱福临集团、美国哈挺公司、西安长岛精工机械有限公司、杭州机床集团有限公司等近30家厂商在本届模展上展出了各种精密平面磨床、万能内外圆磨床、工具磨床及数控坐标磨床。
  德国斯莱福临集团属下的斯图特(STUDER)公司展出了S31和S33数控万能内外圆磨床。新推出的S33数控万能内外圆磨床已在柯尔柏斯莱福临(太仓)有限公司组装生产。该磨床有极高的性价比,其顶针距有650 mm和1 000 mm二种规格,砂轮最大直径为500 mm,可配置在0°位置直接切入或30°位置斜向切入的外圆磨削砂轮头架,也可配置用于内圆和外圆磨削的鼠牙盘定位的回转砂轮头架,一次装夹可高效完成内外圆磨削和螺纹磨削,机床具有用于非圆型面和螺纹磨削的工件头架C轴。
  S31高精度万能内外圆磨床的特点是机床采用人造花岗岩的床身,可配置手动或自动回转的砂轮头架和用于非圆型面和螺纹磨削的工件头架C轴。具有“图标编程”功能的控制器使机床操作更容易。
  德国琼格(JUNG)公司展出了JE-P525/JE-P630万能平面磨床。
  保宁(BLOHM)公司展出了新一代PLANOMAT系列数控精密万能平面磨床。机床采用高精度再循环式滚珠丝杆及数字伺服驱动,提高机床的进给速度和加速度,机床的X、Y、Z轴均采用直线滚动导轨,Y、Z轴采用线性光栅尺作闭环控制。控制系统的操作界面配有图形说明的输入界面和直接输入磨削参数的界面,并配有BLOHM Profile软件可对复杂型面自动生成磨削和修整程序。
  西安长岛精工机械有限公司展出了WAZA系列超精密数控成形平面磨床。WAZA520-NC超精密成形平面数控磨床的特点,是全部导轨面及接触面采用人工刮研,上下、前后两轴采用分辨率为0.0001 mm的高精度光栅尺作闭环控制。机械上下跟踪精度及重复精度≤±0.001 mm。
  杭州机床集团有限公司展出了HZ-64平面磨床。
  美国哈挺公司展出了HauserS35系列数控坐标磨床。机床采用GE-FANUC 310i智能型CNC控制系统,配有由Hauser公司开发的数控坐标磨床专用的磨削循环软件,具有行星式磨孔循环、插磨式磨孔循环、轮廓磨削循环、内腔磨削循环、台阶面磨削循环、辅助砂轮修正循环等多种磨削循环,使机床操作更容易。机床最小磨孔直径可达0.5mm,电动磨头的主轴转速为4500~80000 r/min,气动磨头的主轴转速为100000~160000 r/min,Z轴往复插磨的次数为300次/min;机床配有MSS复合传感装置,该装置具有自动消除“空磨”的功能,提高磨削效率,还具有对砂轮进行自动校正的功能。该机床还可选配具有自动更换砂轮功能的70S磨头(主轴转速为9000~70000 r/min)和可装12个砂轮的ATC砂轮自动交换装置及APC交换工作台,实现无人化操作和智能管理。
  从本届模展参展的各类数控磨床来看,体现了如下发展趋势:
  (1)高速化磨削加工的发展趋势。例如,这次展出的磨削中心,其砂轮主轴转速达12000 r/min,砂轮线速度高达170 m/s,采用直线电机驱动的工作台最大进给速度高达120 m/min,显示出通过采用高速行程,提高磨削效率,向高速化方向的发展趋势。
  (2)复合化磨削的发展趋势。在机床上配有刀库,一次装夹可完成磨削、铣削、钻削等复合加工。例如,外圆磨床除配有外圆砂轮外,还配有一个八工位的刀塔(库),以实现车、磨一体化的复合加工。
  (3)智能化的发展趋势。例如,数控坐标磨床的MSS复合传感装置,能使机床自动消除“空磨”,提高磨削效率;开发的专用磨削循环软件,具有多种自动磨削循环功能,减少或避免人工干预。
  未完待续!本文来源:《电加工与模具》2006年第3期

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