第十四届中国国际机床展览会(CIMI2015)于2015年4月20日在北京中国国际展览中心隆重开幕,本届展会的展出面积达13.1万平方米,创历届规模之最,包括世界机床制造业百强企业在内的28个国家和地区的1554家知名机床工具制造厂商汇聚北京。
本届CIMI2015展会的主题是“新常态•新发展”。该主题准确、鲜明地反映了我国机床工具产业发展和产业市场的时代特征,反映了CIMI2015的展会背景。世界经济复苏缓慢,中国经济步入新常态,机床工具行业也告别了过去几十年的高速增长,步入了更加注重追求质量和效益的时代,迎来新发展的战略转型机遇和挑战。
中国国际机床展览会是现代装备制造技术最新成果的展示平台,是我国机械制造技术进步和机床工业发展的风向标和晴雨表,是每个厂家推广产品、拓展市场的重要平台,也是学习、借鉴、提高的好机会。为了能在这困难时期抢占市场的一席之地,各厂家都很重视本届展览会,不遗余力的展出自己的特色产品。本次共展出了26台龙门加工中心,包括了高架桥式龙门加工中心、龙门移动加工中心和(定柱)龙门加工中心等所有类型的龙门。笔者参观走访了多家参展厂商,下面就调查情况,略述一二,不到之处,敬请谅解。
一、高架桥式龙门加工中心
高加桥式龙门加工中心工作台固定不动,横梁在左、右墙体上做前后(X向)运动,十字滑座沿横梁做左右(Y向)运动,铣头滑枕沿十字滑座做上下(Z向)运动,可更换附件头实现五面体加工,也可配置双摆铣头,实现五轴联动。高架桥式龙门加工中心运动部件重量轻,速度快,动态性能好,精度高,特别适合航空航天、模具、船舶等行业的大型复杂零件加工。在市场持续低迷的情况下,航空航天、军工、船舶等行业却发展迅猛,对加工机床需求旺盛,是机床销售市场的增长点。本次展会多家机床厂商都展出来了此类机床。
山东永华机械展出了一台GB6555SF5横梁移动龙门加工中心(见图1)。工作台固定不动,承载能力大,且工件重量变化不影响机床精度及运动特性,确保机床五轴匹配的稳定性;X轴运动采用双驱同步控制技术,实现高加速度情况下的运动平稳性,通过双光栅使传动精度得到有效保证,横梁采用拱形散射的筋板结构,实现高刚性大跨距横梁的轻量化,确保机床的运动刚性及响应速度;两侧立柱墙板主体材料采用矿物质铸造材料,提高机床刚性、抗震性,降低机床热变形,提高机床精度保持性和可靠性;
图1
横梁中空,十字滑座从横梁中间通过,无倾覆力矩,运动平稳,刚性好;Z轴采用滚动导轨,有效提高Z轴快速进给,优化滑枕的抗震性、切削刚性,保证了对钛合金等特殊材料的硬铣削时工件的高精度、高光洁度。配置了凯斯乐A/C轴双摆铣头构成五轴联动。
意大利breton公司展出EAGLE 10000/2T系列轻型高速五轴龙门加工中心,所有移动部件在满足加工刚性的情况下,尽可能轻量化,确保了机床的高速和高响应速度,快速进给X/Y/Z:85/85/40m/min,特别适合铝合金以及碳纤维、油泥、环氧树脂和玻璃等非金属材料的高速加工需求。
图2
据工作人员讲:由于非金属材料加工的粉尘一般会造成机械运动部件的剧烈磨损和污染环境,所以设计上充分考虑到机床的抗粉尘能力,在机床设计中充分考虑了机械传动部件的选择和密封,将机械磨损的几率降到最小;X、Y、Z轴的直线导轨副采用导轨滑块侧面密封及端面刮板相结合的方式,增加对粉尘的防护能力;X和Y轴还采用风琴式导轨防护罩防护。根据需要还可增加护顶装置,使机床加工区域形成一个封闭空间,便于粉尘的收集回收,避免污染环境。
宁波海天还展出了一台DF3215五轴龙门加工中心,X、Y轴定义与常规的龙门不同,十字滑座在横梁上左右移动为X轴,横梁在墙体上前后运动为Y轴,(见图3)。本机床X轴运动部件轻,动态性能好,所以加工时主要为X轴参与插补,提高机床加工性能。
图3
本机床同流行的新型门形(工作台固定不动)立加结构相同,随着机床的发展,各种类型的机床之间不再有严格的结构划分,主要根据工件的加工特性,进行结构布局。
二、龙门移动加工中心
龙门移动加工中心分为定梁和动梁两种。动梁龙门根据工件的高度尺寸,横梁可上下移动,加工范围广,控制滑枕悬伸长度,提高机床加工刚性。多适用于大型、重型零件的加工,一般采用敞开式结构,工作台与地面齐平,便于大型零件的吊装。
济南二机床集团有限公司展出的XHSV2720×80五轴龙门移动加工中心(见图4),整机采用固定式床身工作台,龙门框架沿床身导轨纵向移动(X轴);溜板沿横梁导轨横向移动(Y轴);滑枕安装在溜板上,滑枕沿溜板导轨垂直升降(Z轴);配置A\C双回转摆动铣头实现五轴联动。
本机床X、Y、Z三轴均采用直线导轨,导轨上安装有防止机床高速共振的阻尼块,确保机床的运动响应性和高刚性;X轴采用齿轮齿条传动,采用双驱同步技术,实现重心驱动;X、Y、Z轴均采用光栅尺实现全闭环控制;B、C轴采用高精度角度编码器实现全闭环位置反馈;刀具微型润滑系统通过装在铣头上的喷射冷却嘴将可挥发的液体微粒随压缩空气喷射向刀具,使刀具润滑定点冷却,无污染。
图4
三、(定柱)龙门加工中心
(定柱)龙门加工中心为定梁和动梁两种,结构简单实用,性价比高,是最常用的龙门结构形式,也是本次展会展出最多的龙门结构。
新日本工机株式会社参展的RB5M动梁龙门加工中心结构新颖。本机床的立柱不是采用传统的矩形立柱,而是设计成圆形(见图5),从横梁上通孔中穿过,实现运动全包容,提高运动刚性,(见图6)。圆立柱的水平截面是完全的热对称形状,不会因环境温度变化导致立柱中心的倾斜,保证机床精度稳定,实现高精度加工。
图5
采用圆形全包容的滑枕结构,任意方向受力均匀,实现稳定的重切削加工,且圆滑枕对外形不规则的工件,干涉小,操作方便(见图7)。
图6
图7
W轴采用气动平衡代替了传统的液压平衡,能耗小,噪音小,Z-W轴自动行程分配,当Z轴行程不够时,W轴自动参与插补,增大加工范围。横梁下降时自动干涉检查,输入工件高度,W轴在干涉前自动停止,减少编程错误带来的加工问题。
河北发那数控机床有限公司展出的FA6232H定柱龙门加工中心,结构简洁美观,简单实用。机床铸件均采用有限元进行力学分析,合理布筋,提高机床整体刚性、静态精度和动态性能。横梁采用阶梯式结构,横梁截面大,导轨跨距大,主轴中心到Z轴导轨面距离小,翻转力矩小(见图8)。可选配直角铣头、万能铣头,可实现零件的一次装夹,多面工位加工特别 适合机械制造、模具、铁路等行业零件的加工。
图8
在一般人眼中,机床的核心价值是其加工能力,外观设计只是在机床设计工作结束以前对设计方案进行的局部修饰。其实不然,机床的外观也是其质量的一部分,除了对美的追求以外,更重要的是提高自身产品在同类产品之间的竞争力,这点,MAZAK就是最成功的案例,大家只要看见机床的外观,第一感觉就是这台机床很优秀。最近两年,世界机床产品市场开始了新一轮以外观设计为主题的竞争,很多国内机床外观也有了很大的改观。巨人重工和广东领航数控就是其中的佼佼者。(见图9和图10)
图9
图10
四、结束语
当前,世界经济复苏缓慢,我国机床工具市场持续低迷,其中金切机床最为明显。在激烈的市场竞争中,行业产业结构、产品结构与市场需求矛盾更加突出,国产低端产品需求明显减少,但中高端产品的比例却不断上升。
中国于2002年成为世界最大机床工具消费市场,2009年成为世界最大的机床工具制造国,市场不可能无限增长,中国机床工具行业也走过了由小到大的历史进程,进入到由大到强的历史进程。不经一番寒彻骨,怎得梅花扑鼻香。转型升级是中国机床工具行业持续发展的必由之路,谁能抓紧市场脉络,紧贴用户需求,重视研发,掌握核心技术,发展自己的特色产品,提高机床的市场竞争力,谁就能在未来市场中占得一席之地,迎来辉煌的明天。
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