機(jī)床重點(diǎn)用戶基礎(chǔ)裝備需求分析（二）

　　(4)五軸立式加工中心 (主軸4、B軸擺動)。主要用于飛機(jī)機(jī)體整體框架、壁板、梁等零件的加工。主要參數(shù)：工作臺寬度700～900mm、長度1500～4000mm、主軸轉(zhuǎn)速6000r/min或12000r/min、主軸功率22～30kW、A/B軸擺動角度±25°～±30°。國外可供參考產(chǎn)品有美國Cincinnati Lamb公司V5系列五軸立式加工中心、意大利Sachman Rambau.dj公司Ranmlatic系列五軸立式加工中心。

    (5)五軸龍門加工中心(主軸/4、B軸擺動)。主要用于飛機(jī)機(jī)體大型整體框架、壁板、梁等零件的加工。主要參數(shù)：工作臺寬度2000～3000mm、長度3000～8000mm、其它參數(shù)同上。國外可供參考產(chǎn)品有法國Forest Line公司和意大利Saehman Ram-baudi公司的五軸龍門加工中心。

    (6)葉片加工中心。主要用于高效加工燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)動機(jī)葉片。國外可供參考產(chǎn)品：瑞士Starrag公司HX系列單主軸和多主軸葉片加工中心、意大利C.B.Ferrari公司葉片加工中心。

    

    (7)精密臥式加工中心。國產(chǎn)臥式加工中心與國外臥式加工中心的主要差距之一是機(jī)床沒有溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，精度穩(wěn)定性相對較差，特別是大規(guī)格的臥式加工中心(工作1000mm以上的)。國外精密臥式加工中心的定位精度已接近坐標(biāo)鏜銑床的精度，如瑞士Starrag公司的STC系列和HEC系列產(chǎn)品、瑞士Dixi公司DHP系列產(chǎn)品。

    

    3 數(shù)控銑床類
    重點(diǎn)是開發(fā)3000mm以上大規(guī)格橋式和龍門移動式五軸龍門銑床，滿足航空航天工業(yè)的需要。其中關(guān)鍵技術(shù)之一是力矩電機(jī)驅(qū)動的雙擺角銑頭，目前國內(nèi)機(jī)床廠大多選用從德國Cytec公司進(jìn)口。高效數(shù)控專用銑床也是急需開發(fā)的，如Boehringer公司VDF315 OM-4數(shù)控曲軸高速外銑床和VDF KWl325數(shù)控曲軸內(nèi)銑床、Ex-ce-llo／公司XK22.5球道保持器數(shù)控銑床等。

    

    4 數(shù)控磨床類
    (1)高精度數(shù)控萬能磨床。工件頭架撥盤徑向和端面跳動小于0.0002～0.0005mm，砂輪架具有垂直回轉(zhuǎn)的B軸，4軸聯(lián)動(X、Z、C、B軸)，數(shù)控分辨率0.0001mm。國外可供參考產(chǎn)品有瑞士Studer公司高精度萬能數(shù)控磨床、瑞士Kellenberger公司KEL系列高精度萬能數(shù)控磨床。

    (2)高精度閥座和中空座面復(fù)合磨床。國外可供參考產(chǎn)品有美國HARDINGE TRIPET公司TST系列數(shù)控精密內(nèi)孔磨床、瑞典UVA公司NOMYLINE系列數(shù)控精密內(nèi)孔磨床。

    (3)數(shù)控凸輪軸磨床。用于汽車和船用發(fā)動機(jī)凸輪軸高速精加工(采用CBN砂輪，線速度l00m/s以上，單磨頭或雙磨頭)。國外可供參考產(chǎn)品有德國Studer SCHAUDT公司PF系列、德國Emag Kopp公司SN系列、德國Junker公司JUCAM系列。

    (4)數(shù)控曲軸磨床。用于汽車和船用發(fā)動機(jī)曲軸精加工，特別是大型數(shù)控曲軸磨床，可在一次裝卡下磨削主軸頸和曲軸頸。國外可供參考產(chǎn)品有德國Naxos公司PMS系列數(shù)控曲軸磨床、意大利Vereco公司數(shù)控曲軸磨床。

    (5)五軸數(shù)控刀具磨床。目前進(jìn)口較多，國內(nèi)尚無生產(chǎn)，是急需開發(fā)的產(chǎn)品。可參考以下公司的產(chǎn)品有德國Walter公司、Saacke公司和Michael Deckel公司；瑞士Schneerberger公司等的產(chǎn)品。

    (6)數(shù)控復(fù)合磨床和數(shù)控專用磨床。如數(shù)控內(nèi)外圓復(fù)合磨床、精密數(shù)控中孔座面磨床、數(shù)控油針磨床等。

    

    5 數(shù)控齒輪加工機(jī)床類
    數(shù)控齒輪加工機(jī)床，國產(chǎn)機(jī)床的滿足率很高，只有少數(shù)品種需要開發(fā)，如硬齒面齒輪的加工機(jī)床和高精度齒輪磨床(加工精度3級)。硬齒面齒輪插齒機(jī)可參考德國Liebheer公司LFS系列，但是，國內(nèi)需要量不多。高精度成形砂輪齒輪磨床，主要指加工精度穩(wěn)定在3～4級的各種齒輪磨床(如美國Gleason公司、德國Niles公司、瑞士Oerlikon公司)，目前航空航天工業(yè)、船舶工業(yè)進(jìn)口較多。

    6 電加工機(jī)床類
    國產(chǎn)中低梢電加工機(jī)床基本上可滿足國內(nèi)市場的需求，特別是瑞士阿奇夏米爾公司、日本沙迪克公司和三菱機(jī)電公司等在中國創(chuàng)建的獨(dú)資企業(yè)投產(chǎn)后，使中國產(chǎn)的中低檔電加T機(jī)床達(dá)到世界水平，部分已出口國外。目前進(jìn)口的主要是精密慢走絲線切割機(jī)床和精密電加工成型機(jī)，多數(shù)從瑞士阿奇夏米爾公司進(jìn)口，如精密慢走絲線切割機(jī)床，加工形狀精度為0.003～0.005mm，表面粗糙度Ra0.1μm，機(jī)床具有浸水加工、雙絲加工細(xì)絲加工、拐角自動控制、超精加工回路以及專家系統(tǒng)等功能。

    

    7 重型數(shù)控機(jī)床類
    大型數(shù)控機(jī)床的需求量越來越大，產(chǎn)品種類和型號也越來越多。如加工在直徑2m以上的數(shù)控重型臥式車床、加工直徑在10m以上的雙柱及直徑16m以上的單柱數(shù)控重型立式年床、加工寬度超過2m的各種數(shù)控龍門加工機(jī)床、磨削直徑超過16m的數(shù)控重型軋輥磨床和磨削寬度超過2m的導(dǎo)軌磨床、鏜桿直徑大于220mm的數(shù)控重型落地銑鏜床、以及公稱壓力超過10000kN的各種數(shù)控重型壓力機(jī)、折彎寬度在10m以上的折彎機(jī)等。

    我國在重型機(jī)床方面具有較強(qiáng)的能力，有一批在世界上也舉足輕重的大型重型機(jī)床廠，基本上能滿足大部分國內(nèi)市場的需要。目前急需開發(fā)的是航空工業(yè)需要的工作臺寬度3m以上的數(shù)控五軸橋式和龍門式高速銑床、船舶工業(yè)大型柴油機(jī)制造用的工作臺寬度7m左右的超重型龍門移動式或工作臺移動式龍門鏜銑床等產(chǎn)品。


     8 數(shù)控成形機(jī)床類
    數(shù)控成形機(jī)床分為沖壓和鍛造兩種，它們都是具有省材料、效率高、可一次成型等眾多優(yōu)點(diǎn)的加工設(shè)備，使用的范圍越來越廣，市場需求量越來越大。在“重大專項(xiàng)”中，急需開發(fā)的成形機(jī)床是精密、高效、大型等高檔數(shù)控成形機(jī)床。其主要產(chǎn)品有數(shù)控機(jī)械壓力機(jī)、數(shù)控油壓機(jī)、數(shù)控多工位壓力機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭及復(fù)合沖壓機(jī)、數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控剪扳機(jī)、數(shù)控精密高速沖床、各種板材加工自動生產(chǎn)線和數(shù)控激光切割機(jī)等。除了中小型普通壓力機(jī)以外，需求量較多的數(shù)控壓力機(jī)是公稱壓力在6000～25000kN之間，并可以進(jìn)入自動加工線的各種壓力機(jī)；需求較多的數(shù)控精密高速沖床的沖孔速度是600～1500次/min、沖孔精度好于0.05mm等。使用高檔數(shù)控成形機(jī)床的行業(yè)主要集中在航空航天、兵器、電力、船舶、汽車等行業(yè)。

    

    三、“重大專項(xiàng)”所需機(jī)床裝備的特點(diǎn)
    

    國家“重大專項(xiàng)”所需的重點(diǎn)和關(guān)鍵機(jī)侏設(shè)備基本上都屬于高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品。本次調(diào)研的幾個(gè)“重大專項(xiàng)”重點(diǎn)行業(yè)部門，雖然各行業(yè)需要的機(jī)床設(shè)備的重點(diǎn)各有不同，但是這些機(jī)床裝備有著共同的技術(shù)特點(diǎn)。歸納起來，主要有以下幾點(diǎn)：

    

    1 新技術(shù)、新材料、新工藝的廣泛應(yīng)用
    新技術(shù)、新材料、新工藝的廣泛應(yīng)用，對加工制造這些產(chǎn)品的機(jī)床裝備提出了更高的要求。機(jī)床行業(yè)應(yīng)盡快適應(yīng)這種由丁技術(shù)進(jìn)步帶來變化的要求，要研究用戶由于采用新技術(shù)給機(jī)床性能提出的新要求；采用新材料對機(jī)床的加工方法和刀具的新要求；采用新工藝對機(jī)床結(jié)構(gòu)的新要求等。如飛機(jī)制造就是非常典型的例子，由于要求飛機(jī)性能的提高，采用新的復(fù)合材料(如碳纖維)代替鋁合金或鈦合金材料，特別是軍用飛機(jī)使用復(fù)合材料的比重在迅速增加，復(fù)合材料不僅減輕了飛機(jī)的重量，防止雷達(dá)的發(fā)現(xiàn)，而且其各種物理性能比合金更好，使飛機(jī)的件能大幅度提高。復(fù)合材料與金屬材料的加工方法完全不同，使得機(jī)床結(jié)構(gòu)、刀具、加工工藝等都要適應(yīng)這種變化。

    

    2 大規(guī)格、大尺寸、大噸位數(shù)控機(jī)床的需求增多
    近幾年，各類機(jī)床向大規(guī)格化發(fā)展成為突出特點(diǎn)。“重大專項(xiàng)”中所需高檔數(shù)控機(jī)床的規(guī)格越來越大型化。需要的大型數(shù)控金切機(jī)床中，數(shù)控重型臥式車床的加工直徑達(dá)到5m，數(shù)控重型立式車床的加工直徑超過16m，數(shù)控龍門鏜銑床的加工寬度超過5m，數(shù)控鏜床鏜桿主軸直徑達(dá)到320mm，立式和臥式加工中心的工作臺尺寸超過lm的越來越多；需要的大型鍛壓機(jī)械巾，數(shù)控折彎機(jī)的折彎長度達(dá)到12m，數(shù)控機(jī)械壓力機(jī)公稱壓力達(dá)到5000t，數(shù)控液壓機(jī)的公稱壓力達(dá)到l萬t。除了大型加工中心以外，我國在重型機(jī)床生產(chǎn)中具有一定優(yōu)勢，如數(shù)控重型臥式和立式車床基本上可以滿足國內(nèi)需要，各種數(shù)控龍門式機(jī)床產(chǎn)量逐年增加，國內(nèi)約幾十家機(jī)床廠能夠生產(chǎn)。數(shù)控機(jī)床的大規(guī)格化主要是市場需求推動的結(jié)果。如發(fā)電設(shè)備：火電機(jī)組超過60萬kW、水電機(jī)組達(dá)到70萬kW、核電機(jī)組超過100萬kW，這些發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子加工需要數(shù)控重型臥車，定子的加工需要數(shù)控重型立車、數(shù)控重型銑鏜床等；大型客機(jī)、船舶等加工制造需要大量數(shù)控龍門鏜銑床、龍門五軸聯(lián)動加工中心等。

    

    3 復(fù)合化、柔性化和多軸聯(lián)動等功能要求普遍
    為了加工復(fù)雜零部件，提高制造精度和效率，對數(shù)控機(jī)床提出要具有多功能復(fù)合化、柔性化和多軸聯(lián)動加工的要求。

    (1)復(fù)合化。如加工中心通過多種功能的組合，完成車、銑、鉆、鏜、鉸、攻絲等功能。這樣減少了裝夾次數(shù)，提高了加工精度和生產(chǎn)效率。此外，還可以在同一臺機(jī)床上實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工、激光加工、光學(xué)加工等不同工種的加工。機(jī)床的復(fù)合化不僅可以提高加工精度和保證精度的一致性，有利于進(jìn)一步提高加工質(zhì)量，而且實(shí)現(xiàn)復(fù)合化后，可以節(jié)省加工的輔助時(shí)問，提高加工效率。

    

    (2)柔性化。為了提高生產(chǎn)過程的自動化和柔性，對數(shù)控機(jī)床的智能化程度提出了更高的要求。機(jī)床的柔性化關(guān)鍵在于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件控制技術(shù)，使機(jī)床具備更多的柔性功能和優(yōu)化功能。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，使數(shù)控機(jī)床不但能進(jìn)線，而且能進(jìn)網(wǎng)，達(dá)到具有遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程編程、遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程服務(wù)等功能。隨著機(jī)床柔性化水平的提高，數(shù)控機(jī)床將進(jìn)一步發(fā)展成為一種智能型的加工工具。

    (3)多軸聯(lián)動。本次調(diào)研的所有行業(yè)部門，幾乎都提出需要五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床，尤其是航空、船舶、發(fā)電、兵器、汽車等行業(yè)需要多軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床很多。其中使用多軸聯(lián)動加工各種葉片、葉輪最為典型。

    

    4 高精度、高速度、高效率等特點(diǎn)突出
    高精度、高速度、高效率是數(shù)控機(jī)床長期的發(fā)展方向，使用數(shù)控機(jī)床的豐要目的，除了完成普通機(jī)床不能完成的功能以外，就是為了提高加工精度和生產(chǎn)效率。


    (1)高精度。提高加工精度是現(xiàn)代制造業(yè)對數(shù)控機(jī)床的普遍要求，高精度是體現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的主要技術(shù)指標(biāo)，也是機(jī)床生產(chǎn)廠家追求的重要目標(biāo)之一。

    (2)高速度。主要是提高數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給、加速度，縮短換刀時(shí)間等。為此，各國都在大力發(fā)展高速電主軸、磁懸浮主軸、直線電機(jī)、高速滾動部件、高速控制和伺服驅(qū)動等技術(shù)。要求數(shù)控機(jī)床高速度加工最典型行業(yè)是飛機(jī)制造業(yè)和模具加工業(yè)等。

    (3)高效率。提高加上效率是所有用戶都追求的目標(biāo)，提高效率有多種渠道。首先，提高切削效率：如金切機(jī)床提高主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度、大功率強(qiáng)力切削等；其次，提高自動化程度：如采用自動化生產(chǎn)線(包括FMC、FML、FMS等)，縮短加工輔助時(shí)間(包括提高快速移動速度、縮短換刀、裝夾工件、物流系統(tǒng)和上下料的時(shí)間等)。各行業(yè)根據(jù)不同需要選用不同的方法，如飛機(jī)制造業(yè)多采用高速加工，汽車制造業(yè)多采用自動化生產(chǎn)線等。

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