中国多轴联动数控机床CNC 五轴车铣复合加工中心

这种被称作“多轴联动数控机床”的神器,确实不简单,是造船、航天、汽车等等工业的基础。但我国目前在此领域也并非一无是处,我国也是能造的,只是越高级的,越依靠进口零部件和技术,这和我国其它尖端领域的现状差不多。

★DMG德玛吉数控多轴联动机床

一段德国的工业视频 让你知道什么叫全自动化
@优酷网@失的弹头 http://v.youku.com/v_show/id_XMzQ3MTg5OTcy.html

Allan阿浪:我单位有两台5轴联动的 车铣复合加工中心 (10月7日 18:53)
xl55380855:回复@Allan阿浪:刚才看评论看到,有两极化,有人说几百万就搞定,有人说得10多亿;有人说国内这种机器不少,有人说欧盟禁止出口。说得都煞有其事,让我这外行摸不着头脑 (10月7日 18:56)

优酷网友评论:

  1. 数控多轴联动机床,欧盟一直禁运,所以我们只有羡慕
  2. GILDEMEISTER吉特迈集团DMG德玛吉 CTX gamma 2000 TC 数控机床加工中心,50多万美金一台
  3. 这个机床是前几代产品,现在有更新的了,但尽管如此,这台机床仍然值12亿人民币

★概念:CNC NC代码 多轴加工 多轴数控加工中心

multispindle lathes 多轴车床
lathe 车床
Five Axis Machining五轴加工

CNC

数控(英文名字:NumericalControl简称:NC)技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制,因此数控也称为计算机数控(ComputerNumericalControl),简称CNC,国外一般都称为CNC。

加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。工件在加工中心上经一次装夹后,能对两个以上的表面完成多种工序的加工,并且有多种换刀或选刀功能,从而使生产效率大大提高。
加工中心按其加工工序分为镗铣和车削两大类,按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴加工中心。
hudong.com/wiki/CNC

NC代码

NC代码就是数字信息控制机械控制器能识别的代码,例如数控切割设备上就有G代码、ESSI码、EIA码等,NC代码根据不同品牌的控制器所构成的结构也不相同。
baike.baidu.com/view/1154486.htm

多轴加工

多轴加工准确地说应该是多坐标联动加工。当前大多数控加工设备最多可以实现五坐标联动,这类设备的种类很多,结构类型和控制系统都各不相同。

在多轴加工中,不仅需要计算出点位坐标数据,更需要得到坐标点上的矢量方向数据,这个矢量方向在加工中通常用来表达刀具的刀轴方向,这就对计算能力提出了挑战。目前这项工作最经济的解决方案是通过计算机和CAM软件来完成,众多的CAM软件都具有这方面的能力。但是,这些软件在使用和学习上难度比较大,编程过程中需要考虑的因素比较多,能使用CAM软件编程的技术人员成为多坐标加工的一个瓶颈因素。

我们熟悉的数控机床有XYZ三个直线坐标轴,多轴指在一台机床上至少具备第4轴。通常所说的多轴数控加工是指4轴以上的数控加工,其中具有代表性的是5轴数控加工。多轴数控加工能同时控制4个以上坐标轴的联动,将数控铣、数控镗、数控钻等功能组合在一起,工件在一次装夹后,可以对加工面进行铣、镗、钻等多工序加工,有效地避免了由于多次安装造成的定位误差,能缩短生产周期,提高加工精度。

采用五轴联动机床加工模具可以很快的完成模具加工,交货快,更好的保证模具的加工质量,使模具加工变得更加容易,并且使模具修改变得容易。

  对于航空航天、汽车等领域的企业,有的新产品零件及成型模具形状很复杂,精度要求也很高,因此具备高柔性、高精度、高集成性和完整加工能力的多轴数控加工中心可以很好地解决新产品研发过程中复杂零件加工的精度和周期问题,大大缩短研发周期和提高新产品的成功率。

一些技术先进的厂家(如德国DMG、奥地利的WFL、日本的MAZAK公司等)的许多产品都已实现结构模块化设计,并正在向如何实现功能快速重组的方面努力。

实现多轴数控加工技术的难点
(1)多轴数控编程抽象、操作困难。
(2)刀具半径补偿困难。
(3)购置机床需要大量投资。

我国多轴数控加工技术研究起步较晚,与发达国家的技术水平还有很大的差距。目前,多轴数控加工中心的关键部件如5轴头、数控系统、电动机,国内企业多采用进口,价格高,成本居高不下。

多轴加工 http://baike.baidu.com/view/4113204.htm

五轴联动机床

代表机床制造业最高境界的是五轴联动数控机床系统,从某种意义上说,反映了一个国家的工业发展水平状况。长期以来,以美国为首的西方工业发达国家,一直把五轴联动数控机床系统作为重要的战略物资,实行出口许可证制度。特别是冷战时期,对中国、前苏联等社会主义阵营实行封锁禁运。爱好军事的朋友可能知道著名的“东芝事件”:上世纪末,日本东芝公司卖给前苏联几台五轴联动的数控铣床,结果让前苏联用于制造潜艇的推进螺旋桨,上了几个档次,使美国间蝶船的声纳监听不到潜艇的声音了,所以美国以东芝公司违反了战略物资禁运政策,要惩处东芝公司。

现在,大家普遍认为,五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。所以,每当人们在设计、研制复杂曲面遇到无法解决的难题时,往往转向求助五轴数控系统。
五轴联动机床 http://baike.baidu.com/view/3551784.htm

★网友说多轴是什么

数控机床的多轴联动是什么意思?
火线无双 2009-06-08 06:34

匿名 2011-02-10 15:06
联动的意思就是指数控机床2轴以上的坐标轴(如X、Y,或Z、Y、X等轴)同时运动控制加工零件,一个没有约束的自由体,其空间的自由度最多有6个,对于数控机床加工零件而言,最多的联动轴数不会超过5轴,另一个自由度必需被限制,否则零件无法装夹。因此,多余5轴的联动实际上是重复(平行的)或是不对立的

小小土豆 2009-05-24 19:45
就是超过两个轴可以同时运动。对于机械加工机床来说,五轴就已经很牛了,因为限制六个自由度就可以完全固定一个物品了。
至于22轴联动的,那就是机器人了。可以分为很多个关节,每个关节作为一个轴。

邪非邪 回答采纳率:21.0% 2009-05-24 20:51
22轴联动的不叫数控机床
不是16轴是5轴半吧?
最多可能也就是6轴。
现在就算是5轴的机床在使用时也是要得到军方的许可的。因为5轴的机床加工出来东西的精度已经很高的
不可能存在16轴的说法。

wenwen.soso.com/z/q133396784.htm

★多轴联动数控系统是当今世界数控机床技术的制高点

  2006-4-24  来源:新华网

新华网北京4月19日电(记者张旭东、李鹏翔)数控系统是机床制造业的核心部件。通过数控技术的指挥调度,复杂的车、铣、刨、磨、镗等工序就可以在一台机床上轻松地自动完成。经过50多年的发展,多轴联动数控系统成为当今世界数控机床发展的最尖端技术领域。

美国麻省理工学院于1952年研制出世界上第一台数控机床后,数控技术就与装备工业结下不解之缘。数控技术的应用给传统制造业带来了革命性变化,从而使制造业成为工业化的象征,在国民经济建设和国防工业中具有战略性地位。

数控机床性能指标一般有精度指标、坐标轴指标、运动性能指标及加工能力指标等几种。对普通数控机床来说,其自动化程度上还不够完善,刀具的更换与零件的装夹仍需人工来完成,只能实施一个工序的数字控制。而高档多轴数控机床的功能则得到空前提高。

“一个轴,只能加工一道线;两个轴,就能加工一个面;三个轴,就能加工立体空间部件;四轴以上,功能就更为强大,工作平面都能旋转,加工精度极高。”数控专家如此形象解释。

多轴联动的高性能数控机床,能同时控制四个以上坐标轴的联动。通常三轴机床可以实现二轴、二轴半、三轴加工;五轴机床也可以只用到三轴联动加工,而其他两轴不联动。它能将数控铣床、数控镗床、数控钻床等功能组合在一起,零件在一次装夹后,可以将加工面进行铣、镗、钻、扩、铰及攻螺纹等多工序加工,能有效地避免由于多次安装造成的定位误差,可加工形状复杂,精度要求高的零件,如叶轮叶片等。

多轴联动的高性能数控机床技术,对一个国家装备工业的发展具有重要战略意义。经过多年自主研发,我国目前已经成功掌握这一关键技术,国产五轴联动高性能数控机床已在国内投产应用。

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中国数控机床网 http://www.c-cnc.com/news/newsfile/2007/7/14/89.shtml

★中国数控机床与世界水平对比

中国数控机床技术离世界先进水平有多远
2008年5月5日 18:55:00 发布:sunlight

近年来,我国数控机床产品的快速发展引起国内外关注。其中,多轴、调整、复合型数控机床格外引人注目。
    五轴(及以上)联动数控机床
   五轴(及以上)联动数控机床是现代国防工业急需的战略性装备,也是制造现代模具的基础装备,一直被西方某些大国列为对我禁运的战略物资。1999年,江苏多棱机床公司率先推出我国第一台五轴联动龙门加工中心。接着,北京第一机床厂于2000年,桂林机床厂于2001年,济南第二机床厂、上海重型机床厂于 2002年相继推出五轴联动龙门镗铣/加工中心。
    同时,北京机电研究院、四川长征机床厂也推出五轴联动数控铣。天津第一机床厂、重庆机床厂、南京第二机床厂、秦川机床厂先后推出多轴联动数控齿轮机床。昆明机床厂与清华大学合作、天津第一机床厂与天津大学合作、哈尔滨量具刃具厂与哈尔滨工业大学合作、大连机床厂与清华大学合作,先后推出五轴(及以上)联动虚拟机床。在五轴(及以上)联动数控机床的开发上,近年来我国形成了长江后浪推前浪之势。上述产品开发中,有两项关键技术值得注意。

  1. 万能自动镗铣头
        万能自动镗铣头在五轴数控机床中是第一关键部件,也是五轴数控机床制造企业市场竞争的焦点之一。在有些国外厂商的产品售价中,万能自动镗铣头占有高达30%的比率,因而国际合作开发难度较大。
        万能自动镗铣头可分为万能式镗铣头和摆动式镗铣头。在用于五轴联动时,要求双回转轴(A/B或A/C)都有联动功能。如用于多(或五)面加工,只能采用有级分度的万能式镗铣头,不需要联动(即3+2轴加工方式)。
        世纪之交,5家五轴联动龙门镗铣/加工中心研制企业,先后开发出具有80年代国际水平的万能自动镗铣头。包括万能式自动镗铣头、摆角式自动镗铣头。其中的复杂、高精、高刚壳体,精密弧齿锥齿轮副,精密蜗轮副,精密细齿鼠牙盘,精密分度夹紧等关键零件设计制造技术,以及回转轴闭环技术等都有突破。桂林机床厂已有10台在用户中使用。
        目前的问题是,精度、性能(特别是高速、重载性能)与国际先进水平还有差距。国际万能自动镗铣头转角分度定位精度/重复定位精度为 10arc.sec/5arc.sec(VDI标准),高速、重载性能优越,并且技术仍在不断发展。如美国cincinnaty公司在IMTS2000上展出了虚拟轴万能自动镗铣头,结构更简单,更适于安置电主轴。意大利FPT公司万能自动镗铣头可细分为360°×0.01°。
  2. 换头技术
        为满足现代模具、飞机结构件高速加工需要,上述5台五轴龙门铣/加工中心,全部配有高速电主轴。转速10000~16000rpm。
        由于在模具加工中,五轴铣削只占3%~5%,高速主轴的使用率也只有5%左右,故五轴联动龙门式、落地式镗铣床/加工中心必须具有换头技术。而且,在拥有换头技术后,可成为五轴–多(或五)面龙门式、落地式镗铣床/加工中心。机床的工艺范围大大扩大,使用率大大提高。国际先进企业都有自动换头技术。北京第一机床厂、济南第二机床厂引进德国、法国著名企业自动换头技术,具有先进水平。江苏多棱机床公司、上海重型机床厂自行开发了换头技术,但属于刚刚起步阶段。
        换头技术除要求定位准确外,还要求快速、简洁。国际先进企业自动换头技术大都有一些独到之处。意大利JOBS公司还开发了插入式主轴更换系统,用换轴代替换头,更快速、简洁。

  快速发展的高速机床 
    为适应市场对调整加工设备的需求,目前我国能够生产高速切削机床的企业已有约 20 家,大部分以引进技术为主,基本上是调整加工中心。主轴转速 10000~ 4 0000r/min ,快移速度 30~60m/min ,加速度 0.5~1g ,换刀时间在 1.5~2s 左右 (t-t) 。其中,已有达到国际一流水平的产品。如:大连机床公司与德国阿亨 (aachen) 大学共同研发的 dhsc500 高速加工中心,相当国际 90 年代后期水平。其主要特点如下: 
    采用国际流行的箱中箱结构。为增强 x 轴送进时的刚性 ( 这时移动惯量高达 1 吨 ) ,在运动箱上、下配置了双伺服电机同步驱动 ( 双反馈 ) ;电主轴采用德国 gmn 公司名牌产品,油加气润滑,转速 18000r/min ;回转工作台采用内装转台伺服电机 (b 轴 ) ;闭环控制,整机四轴联动;全闭环,采用绝对型光栅尺,即使在断电后也可识别所在位置;四托盘自动交换,可多工件、夹具工作;具有较高精度。定位精度 / 重复定位精度: ±5μm/±3μm(vdi 标准 ) ;快移速度 62m/min ;加速度 1g ,属国际先进水平。
     另外,还有南京四开公司研制的直线电机驱动数控车床,在高速加工一种钎具行业的非圆截面异型螺纹时,最大加速度达到 4 ~5g ,最大进给速度超过了 100m/min 。凿岩机与钎杆的连接螺纹为异型螺纹,不能采用通常的成型车刀加工,一般采用液压仿形车床,用靠模及尖刀加工,精度差且效率低,靠模的制造也比较困难。这台数控直线电机车床加工时, x 轴用直线电机代替靠模快速往复运动, z 轴及主轴联动 ( 也可以采用随动方式 ) 。综合运动空间关系由程序控制,螺纹轮廓完全数字化,是一种数字化螺纹加工方式,用尖刀像车外圆一样一刀完成,速度快,精度高,表面质量好。
    复合化数控机床 
    上述五轴多面龙门加工中心,同时也是复合化数控机床的典型事例。此外,还有值得称道的代表。如:
     沈阳机床股份有限公司开发的五轴车铣中心。刀库容量 16 ,数控系统: siemens8 4 0d ,可控 x 、 y 、 z 、 b 、 c 五个轴,具有车削中心加铣削中心的特点。
     沈阳第一机床厂、齐齐哈尔第一机床厂开发的立式车削中心,配有刀库,能在一次装夹情况下,完成车削、铣削、钻孔、攻丝等工序。保证加工精度,减少辅助时间,提高生产效率。
     上海重型机床厂开发的双主轴倒顺式立式车削中心,第一主轴正置,第二主轴倒置。主轴具有 c 轴功能,采用 12 工位动力刀架,具有自动上下料装置和全封闭等多道防护装置,可一次上料完成零件的正反面加工,包括车削、镗孔、钻孔、攻丝等多道工序。适用于大批量轮毂、盘类零件加工。
     江苏金方圆公司开发的数控冲床 — 激光复合机,是由数控液压转塔冲床和数控激光切割机床复合而成。一次装卡完成冲孔、激光切割工艺,且属高速型,最高冲孔频率 800/1000spm 。

    我国数控机床技术与世界先进水平的差距
     首先是精度普遍不够。只有少数几种产品达到欧洲标准定位精度。精度差距只是表面现象。其实质是基础技术差距的反映。如普遍未进行有限元分析,未做动刚度试验;大多未采用定位精度软件补偿技术、温度变形补偿技术、高速主轴系统的动平衡技术等。
    其次,基础材料开发方面的差距,未普及高强度密烘铸铁,在欧美已有一批先进产品采用聚合物混凝土,我国则还是空白。
     再次,高动、静刚度主机结构和整机性能开发的差距,高速机床主机结构设计方向是增强刚性和减轻移动部件重量,如国际普遍采用龙门式、框式、 o 型整体结构,箱中箱式结构, l 型床身,三轴移动移出机身,侧挂箱式卧式加工中心等。我们则大多未开发。
     还有一重要差距就是应用技术差距。如国外已开始普及的远程服务技术,我们尚待开发;交钥匙工程 — 从机床选择、工艺装备 ( 刀、夹、附、检具 ) 配置与提供到切削用量的确定,尚待开发;展出的高速机床,普遍不能做硬切削、干切削表演,高速切削机理及切削数据库的研究我国近乎空白;不能提供高速切削软件包,等等。
     当然,关键配套件,特别是新兴配套件差距较大。如电主轴、高速滚珠丝杠副、直线电机、高速高精全数字式数控系统、高精度高频响的位置检测系统等。
     任重道远,要赶上国际先进水平,我们还要不断提高产品开发能力。为中华民族的再次崛起而努力吧。

轻松数控网 http://www.cnctechnet.com/post/1976.html

作者: 辛德林记

QQ 105438493

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