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關(guān)于五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)介紹
五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是一種科技含量高、精密度高、專門用于加工復(fù)雜曲面的機(jī)床，這種機(jī)床系統(tǒng)對(duì)一個(gè)國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等等行業(yè)有著舉足輕重的影響力。下面是小編整理的關(guān)于五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)介紹，歡迎大家分享。
五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床有立式、臥式和搖籃式二軸NC工作臺(tái)，NC工作臺(tái)NC分度頭，NC工作臺(tái)90°B軸，NC工作臺(tái)45°B軸，NC工作臺(tái)A軸，二軸NC主軸等類型。
近日，一條“中國已經(jīng)有五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)”的消息著實(shí)讓軍事迷們興奮了一把。說起以前的采購歷史，專家們都是一把辛酸淚：五軸聯(lián)動(dòng)等高端數(shù)控機(jī)床因其對(duì)飛機(jī)、核潛艇等裝備的關(guān)鍵作用，一直被外國禁止向中國軍工企業(yè)銷售;即便是采購作為民用，也需承諾終生接受外國廠商的監(jiān)督和跟蹤。
中國有了五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床技術(shù) 數(shù)控機(jī)床將不再受控于人
“近些年，隨著數(shù)控機(jī)床和基礎(chǔ)制造裝備行業(yè)技術(shù)的不斷提升，我國的高端數(shù)控技術(shù)突飛猛進(jìn)，不僅是五軸聯(lián)動(dòng)，許多其他關(guān)鍵技術(shù)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)突破�！眹抑卮髮ｍ�(xiàng)“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”專項(xiàng)專家組成員王永說。
目前正處于產(chǎn)業(yè)化和市場推廣應(yīng)用階段
數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的“工作母機(jī)”，一個(gè)國家的機(jī)床行業(yè)技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，是衡量其裝備制造業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。我國發(fā)布的《“中國制造”2025》已將高檔數(shù)控機(jī)床列為中國制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一。
王永認(rèn)為，從2009年啟動(dòng)04專項(xiàng)，瞄準(zhǔn)的是航空航天、發(fā)電、汽車、造船四個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域，現(xiàn)在看，幾個(gè)領(lǐng)域都取得了相關(guān)成績。以汽車制造領(lǐng)域來說，大型快速高效數(shù)控全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線在與世界一流企業(yè)的國際競標(biāo)中，贏得美國汽車本土工廠生產(chǎn)線的批量訂單。目前，汽車覆蓋件沖壓線國內(nèi)市場占有率超過70%，全球市場占有率已超過30%，有力地推動(dòng)了國產(chǎn)汽車裝備自主化。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，這幾年機(jī)床產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)技術(shù)、多軸聯(lián)動(dòng)加工技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的成熟度有了很大提升，國產(chǎn)高檔五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床開始進(jìn)入市場。
中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長郭長城說，04專項(xiàng)實(shí)施以來，整個(gè)行業(yè)取得了較大的發(fā)展，一批關(guān)鍵核心技術(shù)取得突破，自主創(chuàng)新能力得到提高，數(shù)控機(jī)床的整體設(shè)計(jì)、制造能力和水平都得到有效提升，目前正處在產(chǎn)業(yè)化和市場推廣應(yīng)用的攻堅(jiān)階段。
被封鎖，數(shù)控領(lǐng)域的“憋屈”往事
對(duì)于數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的專家來說，很少有哪件事比發(fā)生在1983年的“東芝機(jī)床事件”更讓他們刻骨銘心。
這一年，日本東芝公司賣給蘇聯(lián)幾臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床，蘇聯(lián)將其用于制造核潛艇推進(jìn)螺旋槳，使得螺旋槳在水中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)噪聲大為下降，以至于美國的聲吶無法偵測到蘇聯(lián)潛艇的動(dòng)向。該數(shù)控機(jī)床的銷售，也使得蘇聯(lián)的裝備制造業(yè)上了一個(gè)檔次，時(shí)至今日，美軍的聲吶也難以監(jiān)聽到俄軍的潛艇。為此，美國國防部展開調(diào)查，并最終將東芝公司相關(guān)高層都送進(jìn)了監(jiān)獄，并且禁止東芝公司向任何社會(huì)主義國家出口任何貨物一年。那一年，我國無法買到東芝電器，甚至一節(jié)東芝電池。
彼時(shí)，中國機(jī)床制造業(yè)又是什么狀況?我國能制造的主要是普通機(jī)床，數(shù)控機(jī)床研究生產(chǎn)才剛剛起步，數(shù)控系統(tǒng)基本依靠國外技術(shù)，不能獨(dú)立發(fā)展，與國際前沿差距太大。
王永說，直到今天，美國、日本等國家仍然禁止向中國出售高技術(shù)制造裝備，包括五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床等高端數(shù)控裝備。
尚有不少“短板”要克服
值得一提的是，盡管成績令人矚目，但國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品尚有不少“短板”需要克服。
一方面，我國數(shù)控機(jī)床還以中低端產(chǎn)品為主，高端數(shù)控機(jī)床主要依賴于進(jìn)口。現(xiàn)在，國內(nèi)整個(gè)機(jī)床消費(fèi)中進(jìn)口量仍占三分之一左右，高端數(shù)控機(jī)床在精度和速度上跟國際前沿技術(shù)有較大差距，對(duì)進(jìn)口的依賴更大。據(jù)相關(guān)行業(yè)報(bào)告顯示，高端數(shù)控產(chǎn)品的進(jìn)口率達(dá)80%。
另一方面，數(shù)控系統(tǒng)和功能部件發(fā)展嚴(yán)重滯后也困擾著整個(gè)行業(yè)。王永強(qiáng)調(diào)，這些年重大專項(xiàng)的實(shí)施推動(dòng)了行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，但必須看到，相比主機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，高檔數(shù)控系統(tǒng)和配套件的研發(fā)和生產(chǎn)還處于一個(gè)相對(duì)落后的境況。
與發(fā)達(dá)國家相比，我國機(jī)床行業(yè)起步晚，發(fā)展時(shí)間較短，技術(shù)相對(duì)落后。產(chǎn)業(yè)規(guī)模雖然位居世界首位，但卻面臨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)等多項(xiàng)挑戰(zhàn)。中國機(jī)床產(chǎn)業(yè)在發(fā)展的過程中，既要加速彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)存在的短板，又要在明確產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)和發(fā)展重點(diǎn)的指引下，系統(tǒng)地提升產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)水平，大力推進(jìn)高檔數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)由制造大國向制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變
加工中心
五軸聯(lián)動(dòng)加工中心有高效率、高精度的特點(diǎn)，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。若配以五軸聯(lián)動(dòng)的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還可以對(duì)復(fù)雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工，更能夠適應(yīng)像汽車零部件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等現(xiàn)代模具的加工。立式五軸加工中心的回轉(zhuǎn)軸有兩種方式，一種是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸，設(shè)置在床身上的工作臺(tái)可以環(huán)繞X軸回轉(zhuǎn)，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作臺(tái)的中間還設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)，在圖示的位置上環(huán)繞Z軸回轉(zhuǎn)，定義為C軸，C軸都是360度回轉(zhuǎn)。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作臺(tái)上的工件除了底面之外，其余的五個(gè)面都可以由立式主軸進(jìn)行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細(xì)分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸如與XYZ三直線軸實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，就可加工出復(fù)雜的空間曲面，當(dāng)然這需要高檔的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸的結(jié)構(gòu)比較簡單，主軸剛性非常好，制造成本比較低。但一般工作臺(tái)不能設(shè)計(jì)太大，承重也較小，特別是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)大于等于90度時(shí)，工件切削時(shí)會(huì)對(duì)工作臺(tái)帶來很大的承載力矩。 另一種是依靠立式主軸頭的回轉(zhuǎn)。主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭，能自行環(huán)繞Z軸360度，成為C軸，回轉(zhuǎn)頭上還有帶可環(huán)繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸，一般可達(dá)±90度以上，實(shí)現(xiàn)上述同樣的功能。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸加工非常靈活，工作臺(tái)也可以設(shè)計(jì)的非常大，客機(jī)龐大的機(jī)身、巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)殼都可以在這類加工中心上加工。這種設(shè)計(jì)還有一大優(yōu)點(diǎn)：我們?cè)谑褂们蛎驺姷都庸で鏁r(shí)，當(dāng)?shù)毒咧行木�垂直于加工面時(shí)，由于球面銑刀的頂點(diǎn)線速度為零，頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì)很差，采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，令主軸相對(duì)工件轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，使球面銑刀避開頂點(diǎn)切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)非常受模具高精度曲面加工的歡迎，這是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)式加工中心難以做到的。為了達(dá)到回轉(zhuǎn)的高精度，高檔的回轉(zhuǎn)軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內(nèi)，當(dāng)然這類主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本也較高。
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