从CCMT2010看数控机床功能部件发展-.pdf

砌 ic a l E x l 苎 奎 苎 从C C M T 2 0 1 0 看数控机床功能部件发展 安徽晶菱机床制造有限公司 蚌埠2 3 3 0 1 0 金志平 功能部件在数控机床发展中起到了极其重要的作 用。近年来，我国数控机床功能部件的发展取得了极大 的进步，功能部件的发展和其专业化生产为机床制造厂 提供功能完善、品质优 良、运行可靠 、结构标准化且 性价 比合适的选件 ，缩短了机床新产品开发和制造周 期，为数控机床的发展奠定了坚实的基础。下面就结合 C C MT 2 0 1 0 展会谈谈功能部件发展的现状。 1 ． 五轴联动机床功能部件 五轴联动机床是机床发展的主要趋势 ，关键功能 部件的摆角头在本届展会上有多家展出，北京第一机 床厂展出的 “ 带方滑枕的B ／ C 机械式摆角头” 见图 1 主要参数 C 葺 由 最大进给速度 快速3 6 O O 。／ ra i n ， c 轴最大输出转矩 7 5 0 0 N m，B 轴最大进给速度 快 速2 1 6 0 。／ m i n， B 轴最大输出转矩 7 5 0 0 N m，摆角 头主轴最高转速 3 0 0 0 r ／ mi n ，摆角头主轴最大输出功率 4 0 k W 图 1 大连光洋集团展出的直驱式双摆铣头 见图2 ， 该铣头是采用直接驱动技术的双摆铣头，内置特殊开发 的大扭矩直驱电动机力矩电动机，可提供更高的动 态性能。区别于传统的齿轮传动或蜗杆蜗轮传动方式， 双摆铣头没有任何机械传动部件 ，因此具有良好的精 度保持性。基于简单而对称的结构设计，所有部件、电 动机、轴承、主轴完美地结合在一起，可获得更高的稳 定性和系统刚性。采用弹性变形液压夹紧装置，使得旋 转轴可以在任何加工位置液压夹紧 ，可应用在重型切 削和高速切削中。采用先进的静态密封和旋转密封技 术，水、油、气路完全集中在部件内部 ，不受旋转运 图2 动的限制 。闭环的高精度编 码器及总线式高精度驱动控 制器，最大限度的保证其控 制精度和可靠性。其主要参 数为额定转矩 轴5 0 0 ～ l 2 0 0N‘ m，C 葺 由 1 5 0 0N’ m ； 定位精度 5 、1 0 ；摆 角范围 轴 1 1 0 。、C 轴 _3 6 0 。；主轴额 1 0 0 0 ～ 2 0 0 0 r ／ mi n ；主轴最高转 速6 0 0 0～2 0 0 0 0 r ／ rai n 。 2 ．滚珠丝杠与线性导轨 滚珠丝杠 、线性导轨作为数控机床最常见的功能 部件 ，经过多年的发展，国产技术已日渐成熟，并且已 接近或达到国际先进水平。滚珠丝杠、线性导轨作为机 床的传动部件 ，其性能的优劣很大程度上决定了数控机 床的精度和精度保持性 ，因此丝杠、线性导轨制造水平 的高低也影响了整个机床制造业的发展水平。随着数控 机床发展水平的提高，对滚珠丝杠、线性导轨等机床功 能部件提出了更高的要求，高速、高精、重载成为滚珠 丝杠和线性导轨的发展方向，从本届展会也可以看到这 种趋势。 本届展会参展的生产厂家有南京工艺装备厂 、大 连高金、台湾上银、 日 本T H K等。南京工艺装备厂展 出块式高速精密滚珠丝杠副速度可达3 6 ～6 0 m ／ mi n ， DN 值可达1 5 0 0 0 0 。T HK公司展出的产 品为高速重 参磊 旺 垫 奎 鎏I Te c h ，|ic 1 E x c h n g P ●■■■●■●■■■■●■●■●■■一 载滚珠丝杆S B K H系列，直径6 3 ～1 2 0 mm，最大负荷 4 0 6 k N ，线性导轨为S R G L 系列，采用8 列滚珠，上下 各4 列 ，减小了滚珠直径，加大了滑块长度，从而获得 了更高的刚性和移动平稳性。 3 ． 机床防护系统 机床防护罩是用来保护机床的，它可以保护机床 的表面和内部的精密部件 ，如丝杠、光栅等不受外界的 腐蚀和破坏。随着机械设备的不断完善，防护系统的要 求也相应提高，特别是伺服电动机的使用，使加工机械 的速度越来越高，对防护的性能要求也愈来愈高。南 通科技展出的V H I O 0 高速立式加工中心y 车 由 快速移动速 度高达1 2 0 m／ mi n ，原来常规的防护措施 已不能满足需 要，因此采用了新颖的钢带全封闭式防护，取得了很好 的效果。高速、可靠是今后机床防护发展的趋势。 4 。 直线电动机 机床上传统的 “ 旋转电动机 滚珠丝杠”进给传统 方式由于受自身结构的限制，在进给速度、加速度、快 速定位精度等方面很难有突破性的提高，无法满足高速 切削和超精密加工对机床提出的更高要求。直线电动机 将电能直接转化成直线运动的机械能，而且不需要任何 中间转换机构的传动装置。具有启动推力大，传动刚度 高，定位精度高，动态响应快，行程长度不受限制等优 点。由于系统中取消了一些响应时间常数较大的机械传 动件 如丝杠等，使整个闭环控制系统响应性能大大 提高，反应异常灵敏。直线驱动电动机取消了由于丝杠 等机械机构产生的间隙和误差，减少了插补运动时因传 动系统滞后带来的跟踪误差。由于无中间传动环节，降 低了运动噪声。消除了机械摩擦时的能量损耗 ， 极大地 提高了传动效率。 大连光洋科技有限公司展出的直线电动机 见图3 其额定推力达 U 5 o o -1 2 0 0 0 N，最高速度高达2 4 0 m／ mi n ， 该电动机具有极高的精度 ， 并且带有高效冷却系统及温 图3 目 重型 笪 参 蔼 工 冷 加 工 wwv ． me t a l wo r k i n g1 9 50 ． c o rn 度控制保护，安装简单方便。为广大机床厂家提供了优 良的功能部件，成为展会的一个亮点。用直线电动机取 代 “ 旋转电动机 滚珠丝杠”的传动方式必将成为机床 发展的一种趋势。 5 ． 新型功能部件 据有关报道 ，我国现阶段数控机床功能部件品种 有1 5 0 0 余种之多，随着机床制造业的发展对机床功能 部件的要求愈来愈高，功能的要求也越发的完善，因此 新型功能部件层出不穷。本届展会无锡协清机械公司展 出的xQ 一 自动平衡系统 见图4 就是一种新型功能部 件，广泛应用于立式、卧式加工中心、立式车床、立式 磨床、龙门机床等多种产品。该系统是利用蓄能器原 理，控制平衡缸配合主轴头之伺服电动机上升下降，平 衡主轴头之重量，以达到高速度、高精度加工。它替代 了传统的液压配重和配重铁形式，无需外动力设备，节 省能源，属于国家大力提倡的节能降耗产品。适应高转 速时快速平稳提升或下降，运行无噪声，改善配重及液 压系统之缺点。在加工过程中可使精度和表面质量大幅 提升，减除微振动，并延长丝杠和电动机使用寿命。该 系统平衡重量最大为5 5 0 0 k g ，最大容积为8 0 L ，安装简 单，操作方便，可提高工作实效。 图4 7 8 1 ． 安装板 2 ． 万向接头 3 ． 平衡缸安装支架 4 ．平衡缸 5 ．高压管 6 ．氮气瓶保护支架 7 ． 氮气瓶 8 ．氮气瓶托架 6 ． 结语 高速、高精、五轴联动和复合型机床是未来机床 发展的主方向，机床功能部件必然围绕这一主题进行发 展，这样才能满足机床制造厂家的需求。相信在各方面 重视和努力下，数控机床的先进功能部件的研发和生产 将以更坚实的步伐向振兴我国机床产业的 目 标迈进。 MW 收稿日期2 0 1 0 0 5 2 3