
三、高效加工技術(shù)綻放精彩
提高加工效率是制造業(yè)的關(guān)注重點,也是機床行業(yè)孜孜不倦的追求,從而催生了各種高效加工技術(shù)和裝備。展會中匯聚的各種類型的復(fù)合加工機床、多主軸多工位加工機床、組合機床等高效加工設(shè)備,為用戶帶來更多選擇。
1. 復(fù)合加工
復(fù)合加工機床以其優(yōu)異的跨工藝能力和完整加工性能,成為高精度、高效加工的主要技術(shù)解決方案之一。
大連科德的KTX1250TC臥式五軸銑車復(fù)合加工機床,具有五軸車削和銑削功能,一次裝夾可以完成車、銑、鏜、鉆等加工,雙工件主軸可以實現(xiàn)工件的6面完整加工。特別適合長軸類零件以及多型面特征的零件中、小批量加工,具有節(jié)省工藝裝備,縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,提高工作效率,降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點。
INDEX的銑車復(fù)合加工機床INDEX G220,采用了高剛性阻尼的人造大理石整體床身,對置正副主軸、兩個下刀架以及銑削主軸組合,16個運動軸,以及多達169個刀位的刀庫,能夠為復(fù)雜工件的完整加工提供最大的柔性。三把刀具可以無碰撞風(fēng)險的條件下同時進行切削加工,提高機床的加工效率。適用于復(fù)雜和多品種的小型及中型工件的高效加工。
奧地利魏因加特納的mpmc系列車銑復(fù)合加工中心集成了旋風(fēng)銑工藝,通過自動頭庫快速切換車銑工藝和旋風(fēng)銑工藝,實現(xiàn)各種工件的高效加工,在工作區(qū)的頂部實現(xiàn)機械手快速直接換刀,減少了換刀時間;帶緩存區(qū)的兩側(cè)自動刀庫和自動頭庫,可按用戶需求配置,機型更緊湊,更高效。
迪恩機床銑車復(fù)合加工機床SMX 2100ST,結(jié)合左右主軸以及B軸銑削主軸和12工位高剛性伺服下刀架,可實現(xiàn)一次裝卡完成復(fù)雜零件的6面完整加工,保證復(fù)雜零件的加工精度,提高加工效率。
MAZAK的銑車復(fù)合加工機床INTEGREX i-250HS AG,體現(xiàn)了MAZAK“DONE IN ONE”的理念,對置正副主軸以及帶B軸銑削主軸,能夠?qū)崿F(xiàn)工件的6面完整加工,另外還融合了齒輪加工功能以及測量功能,可實現(xiàn)滾齒、銑齒以及車齒加工。
武漢重型機床的XKC5640×2龍門移動雙刀架銑車復(fù)合加工機床,一次裝夾,可完成車、銑、鏜、磨等工序,加工內(nèi)外圓柱、內(nèi)外圓錐、平面、溝槽、錐面、圓弧面、螺紋以及各種旋轉(zhuǎn)曲面體。還可融合工件測量功能,實現(xiàn)工件在線測量。
Vollmer的工具磨床VHybrid 260,復(fù)合了磨削加工和電火花放電加工,可對硬質(zhì)合金以及PCD刀具磨削加工或電火花放電加工。機床有兩根主軸,下部主軸即可用于磨削,也可用于電火花放電加工,而上部主軸只預(yù)留作磨削。在對PCD(聚晶金剛石)刀具進行電火花放電加工時,可達到Ra0.05μm的表面質(zhì)量。
2. 多主軸機床
多主軸機床將工序加以集成,利用多主軸多工位的優(yōu)勢,對同一工件的正面、背面或相同零件同時進行加工,因而機床的功能和加工效率得到大幅提高,是當(dāng)前快速發(fā)展的一種高效加工技術(shù)。
多主軸機床有多種結(jié)構(gòu)和類型。如雙主軸加工中心,可以同時對兩個工件進行加工,生產(chǎn)效率提升近2倍,同時減少占地面積,降低投資成本。這類機床有東風(fēng)設(shè)備的雙主軸立式加工中心DDL500,上海拓璞的雙主軸立式五軸聯(lián)動加工中心,北京博魯斯潘的雙主軸立式加工中心VMC700dsp、雙主軸可交換工作臺五軸聯(lián)動五面體高速精密加工中心HMC60L-5i,深圳華亞的雙主軸鉆攻中心YHCS 4050A和雙主軸臥式加工中心YHVS 700,奧地利Fill工的雙主軸臥式加工中心Syncromill D 2000X、Syncromill C,GROB雙主軸加工中心G320,LiCON的雙主軸臥式加工中心LiFLEX II。
多主軸數(shù)控車床通過工序集成,利用多主軸多刀架的優(yōu)勢,通過副主軸的對接工件功能(對置雙主軸),或者翻轉(zhuǎn)機械手的功能(平行雙主軸),實現(xiàn)加工工件的翻轉(zhuǎn),兩個主軸同時加工工件的正背面不同部位,提高機床加工效率,同時實現(xiàn)工件的完整加工。這類機床有陜西諾貝特的雙主軸雙刀架車削中心TX80-MH,浙江立岡的雙主軸對接車削中心QT55LMSY,廣東圣特斯的雙主軸對接車削中心CTXY52-S,MAZAK的雙主軸雙刀塔車削中心DT200 L,浙江品上的雙主軸數(shù)控車床TS-32A,村田機械的平行雙主軸數(shù)控車床MW200C、MW120IIC,浙江合信的雙主軸雙刀塔數(shù)控機床DTR200ⅡY、雙主軸對接數(shù)控機床TS-30,云南CY的雙主軸車削中心CY-STC65mY/1050,廣州臺茂的CNC-580TTS雙主軸雙刀塔車削中心,寶雞西力的XKC-T7SY雙主軸雙刀塔數(shù)控車床,上海競格的ET-205SY雙主軸車削中心,INDEX的車削中心INDEX C200。
德國Schutte的單軸自動車床EC2-65,一個主軸,最多可配置4個三軸刀塔單元;一個背主軸,最多可配置2個三軸刀塔單元,這些刀塔單元適用于任何類型的固定式刀具或動力刀具。在加工時,最多可以有6把刀具同時進行加工,其中4把用于主軸,2把用于背主軸,從而極大地縮短加工時間,提高加工效率。
中驅(qū)雙頭車利用中置主軸驅(qū)動零件旋轉(zhuǎn),兩端同時進行車削加工,主要用于兩端同軸度要求較高的短軸類或管類工件的高精度和高效加工,如汽車傳動軸、電驅(qū)動汽車電機軸、深水泵軸等。這類針對短軸類零件的高效加工機床有安徽力成的DNL083雙頭數(shù)控車床,山東友泰的中間驅(qū)動雙頭車床。
3. 單機組合機床
多主軸多工位復(fù)合加工機床將車削、銑削、鉆孔、制齒、拉削、修整、滾光、珩磨、磨削等加工技術(shù)集成在一臺設(shè)備中,以實現(xiàn)大批量復(fù)雜工件的六面完整加工,并可具備裝夾補償、U軸橫向加工和進程內(nèi)測量等特殊工藝。這樣通過多個工位與多種刀具模塊相結(jié)合,配置自動化上下料機構(gòu),實現(xiàn)復(fù)雜精密工件的高效率、大批量加工,生產(chǎn)節(jié)拍可以縮短到數(shù)秒。這樣的高效加工設(shè)備浙江雙正的SZ10B-12H3-17W懸浮式多工位多軸多方向組合加工機床,朗快智能的TG10多主軸多工位水車式車銑復(fù)合加工中心,無錫翰坤也有類似的多工位組合機床。
4. 多主軸多功能自動車床
多主軸多功能自動車床,將多根主軸布置在一個桶狀鼓體內(nèi),每完成一個工位的加工,桶狀鼔體轉(zhuǎn)動一個角度,進入下一個工位,每一個工位配備若干個橫刀架和縱刀架,實現(xiàn)多工位,多刀具同時加工,極大地提高了加工效率。多主軸多功能自動車床,還可以同時加工兩個工件,進一步縮短單件加工時間,提高效率。
INDEX公司的MS22-8多軸多功能自動車床,8根主軸環(huán)形布置,可以配置2根副主軸以及16個刀架,完成工件的完整加工。8根主軸可以同步驅(qū)動,刀架可以自由配置為十字X、Y、Z滑臺或者鏜孔Z向換臺,從而實現(xiàn)高效加工,將多主軸機床在高效完整加工的優(yōu)勢展現(xiàn)的淋漓盡致。廣泛應(yīng)用于各行業(yè)精密零件的大批量生產(chǎn)。
Tornos的MultiSwiss 8×26多軸自動車床,8根主軸(工位)圓周布置,每根主軸可實現(xiàn)獨立轉(zhuǎn)速和分度以及C軸定位,每個工位最多可以容納4把刀具。背主軸安裝在兩個移動軸上,可以使用4把刀具完全獨立工作,其中2把為動力刀具。它融合了多軸車床和單軸車床的優(yōu)勢,配備Tornos TBDECO 或TISIS ISO編程軟件,編程和操作非常簡便,堪比單軸車床,而生產(chǎn)效率卻提高了數(shù)倍,顯著提升了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品一致性。
5. 多刀架機床
單主軸多刀架數(shù)控車床是一種新型的高效加工設(shè)備,通過多個刀架同時對工件進行加工,縮短工件加工時間,提高加工效率。如EMAG工的VT200立式軸類車床,四軸配置,行程短,主軸功率高,其最引人關(guān)注的是“雙刀塔同時加工”的加工工藝,兩個分別擁有11個刀位的刀塔即可配備車刀,也可配備動力刀具,對加工對象同時進行加工,大幅縮短加工時間,同時確保機床的柔性。
6. 高速高效加工機床
高速加工機床能夠顯著提高切削速度和進給速度,大大縮短切削時間,提高工件表面質(zhì)量和加工精度。高效加工機床通過優(yōu)化切削參數(shù),提高單位時間的材料切除量,減少加工時間。高速加工機床和高效加工機床都能夠顯著提高生產(chǎn)效率,降低零件的制造成本,是當(dāng)前企業(yè)重點發(fā)展的高效加工技術(shù)之一。
大族激光的超高速磁懸浮激光切割機G4020HF 50,三軸采用直線電機驅(qū)動,可實現(xiàn)最大定位速度300m/min,最大加速度5g,搭載30kW光纖激光器,自主研發(fā)的數(shù)控系統(tǒng),插補周期小于0.25ms,具有完整的萬瓦級切割專家工藝數(shù)據(jù)庫,擁有零秒穿孔、厚板穩(wěn)定切割、低氣壓切割、潔凈切割等多種獨特工藝技術(shù),給設(shè)備帶來更快的切削效率。
邦德激光的P系列激光切割機,采用Bodor高轉(zhuǎn)速總線電機,最大加速度可達4.0g,運行最大聯(lián)動速度可達200m/min,加工效率提升30%。
紐威數(shù)控的高速臥式加工中心HE65EF,三軸快移速度60m/min,具有在一次裝夾中完成箱體五面孔系和平面加工的良好性能,大幅度縮短制造時間,提高加工效率和精度。
蘇州電加工的數(shù)控高速電火花小孔加工機,主要用于不銹鋼、高溫合金、合金結(jié)構(gòu)鋼、鈦合金、硬質(zhì)合金及淬火鋼等材料的小孔高效加工,加工孔徑φ0.3mm-3mm,加工速度最高可到60m/min。
北京北一機床的雙驅(qū)式數(shù)控高速CBN磨床B2-GPD20,能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾,完成全部軸頸磨削,適用于軸類兩端需要高精度磨削的零件加工,CBN砂輪最高速度120m/s,顯著提高了加工效率和加工精度。
阿帕斯的超高速全直驅(qū)搖籃五軸加工中心U600,五軸全直驅(qū)結(jié)構(gòu),所有進給軸均可獲得極高的動態(tài)剛性,實現(xiàn)超高速精密切削。
上海拓璞的高速復(fù)材五軸加工中心,龍門移動部件采用碳纖維復(fù)合材料,X、Y軸采用直線電機驅(qū)動,直線軸最大進給速度120m/min,直線軸加速度 1.5g,主軸最大轉(zhuǎn)速24000 r/min,可以實現(xiàn)中小型零部件的高效五軸銑削、螺旋銑孔、制孔、鏜孔等加工。
7. 自動生產(chǎn)線
自動生產(chǎn)線是一種按順序加工工件并生產(chǎn)出產(chǎn)品的一種生產(chǎn)組織形式。采用專業(yè)生產(chǎn)、流水線上專用的設(shè)備和工藝裝備,以及機械化的運輸裝置,可以提高勞動生產(chǎn)率,縮短生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)成本,是一種常見的高效加工方式。
陀曼桁架式滾倒剃齒輪自動化生產(chǎn)線,由滾倒復(fù)合機、數(shù)控剃齒機、自動上下料倉、自動甩油機、自動抽檢臺和桁架機械手組成,能完成所有的齒輪熱前制齒加工工序,生產(chǎn)效率高,調(diào)試維護簡易,適用于汽車變速箱、摩托車等中小模數(shù)齒輪的大批量加工。
江蘇亞威的數(shù)控板料沖割折邊自動化生產(chǎn)線由上位機管理運行,實現(xiàn)自動編程規(guī)劃、自動連線運轉(zhuǎn),具有自動上料、沖壓加工、激光切割加工、攻絲(選配)、成型、機器人分揀下料、收集廢料、折邊加工、機器人下料堆垛、工序間自動物流周轉(zhuǎn)等功能。 6軸機器人下料單元,可實現(xiàn)自動分揀下料、自動周轉(zhuǎn)零件、自動翻面對中、自動給折邊機上下料。自動線可接入工廠MES系統(tǒng)。
四、節(jié)能環(huán)保成為新熱點
2021年10月,中國政府發(fā)布《中國應(yīng)對氣候變化的政策與行動》白皮書,闡述了中國應(yīng)對氣候變化的新理念,摒棄損害甚至破壞生態(tài)環(huán)境的發(fā)展模式,順應(yīng)當(dāng)代科技革命和產(chǎn)業(yè)變革趨勢,抓住綠色轉(zhuǎn)型帶來的巨大發(fā)展機遇,以創(chuàng)新為驅(qū)動,大力推進經(jīng)濟、能源、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級,推動經(jīng)濟社會的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。作為工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),機床工具行業(yè)尤其需要為此做出貢獻。不僅要努力實現(xiàn)企業(yè)自身的低碳轉(zhuǎn)型,還要為工業(yè)生產(chǎn)提供低碳排放的綠色機床工具產(chǎn)品。
機床工具綠色技術(shù)研究和應(yīng)用主要體現(xiàn)在:優(yōu)化設(shè)計,減輕機床運動部件重量,降低能源消耗;能量回收,驅(qū)動裝置配備電能回饋裝置以回收制動能;能源管理,待機關(guān)閉冷卻、液壓、照明、顯示等耗能設(shè)備;提高能源利用效率,采用能效更高的電機;應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)、自動化技術(shù)、復(fù)合加工技術(shù)、高速加工技術(shù)、仿真技術(shù)等先進制造技術(shù)和管理技術(shù),縮短生產(chǎn)周期,提高生產(chǎn)效率,減少能源消耗;伺服技術(shù)取代液壓系統(tǒng),降低能耗和液壓油使用量;應(yīng)用微量潤滑以及干切削技術(shù),無污泥過濾水箱,提高廢液處理效果,減少排污。
1. 減少排放
廊坊市澤田依諾的Friendly廢液處理裝置采用減壓蒸餾處理工藝,蒸發(fā)溫度可控制在30℃左右,負壓跳動幅度可以控制在 0.1kpa。根據(jù)不同的廢液種類,最高可減少95%以上的廢液量。
匯??萍嫉某暰G色高效機床,配置了匯專自主研發(fā)的智能化超聲加工系統(tǒng),可選配內(nèi)冷超臨界二氧化碳或微量潤滑冷卻系統(tǒng),實現(xiàn)清潔切削。其超臨界低溫二氧化碳冷卻系統(tǒng),采用低溫二氧化碳作為冷卻介質(zhì),最低溫度可達-78℃,解決了難加工材料的加工能力,加工效率提升50%-100%,減少了污染。其微量潤滑內(nèi)冷系統(tǒng),配置多個特殊霧化裝置及加氣調(diào)節(jié)閥,并通過電磁閥進行組合控制,實現(xiàn)5種流量調(diào)節(jié)方式,通過聯(lián)機控制,實現(xiàn)氣霧輸出半自動調(diào)節(jié)并產(chǎn)生不同劑量油霧,滿足各個刀具和切削工序的不同需求。
西技聯(lián)貿(mào)易公司的LUBRIX MQL微量潤滑系統(tǒng),集成了氣溶膠生成過程的監(jiān)控及調(diào)整,保障氣溶膠生成過程一致性和可靠性。
2. 降低能耗
三河同飛的MCW1變頻水冷機,采用低GWP冷媒R513A,比傳統(tǒng)環(huán)保冷媒溫室效應(yīng)降低60%以上;應(yīng)用專利技術(shù)的熱氣旁通/變頻協(xié)同制冷系統(tǒng),有效解決了低溫低負載控制精度,變頻控制水溫控制精度高達±0.1K以上,低能耗,比標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品整機能耗降低30%以上。
珠海高達的碳纖維傳動軸、聯(lián)軸器,采用碳纖維增強聚合物復(fù)合材料,具有輕質(zhì)、高強、耐高溫、抗腐蝕的特點,傳動效率高,傳統(tǒng)扭矩能力強,噪聲低。
海德漢的LCx16光柵編碼器,優(yōu)化了光學(xué)掃描系統(tǒng),即使在有液體污染和冷凝的情況下也能實現(xiàn)清晰的傳感,提高了光柵尺的抗污特性,簡化了密封空氣的需求,顯著降低用戶使用成本。
德冠精密的雙速主軸齒輪箱,螺旋齒輪結(jié)構(gòu)緊湊,比直齒齒輪箱具有更高的傳動效率,更低的噪音,更低的電機轉(zhuǎn)速輸入就可滿足加工需求,減少能源消耗。
德國林康機床的臥式加工中心LiFLEX II應(yīng)用創(chuàng)新的滾珠絲杠驅(qū)動結(jié)構(gòu),與直線電機驅(qū)動相比,能夠節(jié)省40%的能耗,產(chǎn)能只減少3%,應(yīng)用微量潤滑技術(shù),相比傳統(tǒng)的冷卻液潤滑單元,省卻了高能耗的冷卻液高壓泵,降低了能耗,減少了污染。
3. 干切技術(shù)
秦川機床的YK3115干切滾齒機,重慶機床的數(shù)控滾齒銑棱復(fù)合機床YH3120-CD,南京二機的數(shù)控干切滾齒機、插齒機,應(yīng)用干切削技術(shù),可消除切削液污染,綠色環(huán)保。
4. 綠色機床
綜合應(yīng)用各項綠色技術(shù),減輕機床運動部件的重量,降低機床使用過程中的能源消耗,減少廢棄物排放,最大限度地降低機床使用過程中對環(huán)境的負擔(dān),這種機床可以稱之為綠色機床。
日本OKUMA的ECO suite plus是基于其“Thermo-Friendly Concept”和“ECO suite”而實現(xiàn)機床高精度穩(wěn)定性與節(jié)能(減少二氧化碳排放量)兼?zhèn)涞母拍睿軌蚣骖櫋俺叽缇确€(wěn)定性”與“能耗量削減”,能夠分析CO2的排放量以改進循環(huán),能夠在無人工干涉的條件下自主判斷怠速停止,能夠以較低的能耗實現(xiàn)加工并保持高加工精度和穩(wěn)定性。OKUMA將配置了ECO suite plus功能機床定義為“綠色智能機床(Green-Smart Machine)”。
OKUMA的臥式數(shù)控車床LB3000EXⅢ、立式加工中心MB-46VII、五軸立式加工中心MU-500VIII都是OKUMA綠色智能機床的代表。可通過減少暖機運行時間,準(zhǔn)備時間怠速停止等措施來減少機床的能耗,減少機床使用期間CO2的排放量。
日本MAZAK公司的新推出的NEO系列綠色環(huán)保機床,保持了原有機型的高生產(chǎn)效率和高精度加工性能,顯著降低了機床功耗,以減少CO2的排放。其VARIAXIS i-700 NEO立式五軸加工中心,通過一次裝夾,實現(xiàn)完整加工,減少裝夾輔助時間,利用高速加工、復(fù)合加工等先進加工技術(shù),大幅減少加工時間。搭載其最新的Mazatrol Smooth AI控制系統(tǒng),采用LED機內(nèi)照明,能夠智能地熄滅機內(nèi)照明和CNC背光;人體傳感器在檢測到操作人員接近后,機內(nèi)照明自動點亮;加工結(jié)束一定時間后,排屑器自動停止運行減少功耗;使用潤滑脂對主軸、滾柱導(dǎo)軌、滾珠絲杠進行潤滑,大幅減少潤滑油的消耗。采用蓄能器的液壓單元、變頻式冷水機組、去油泥節(jié)能冷卻系統(tǒng),降低能耗,減少環(huán)境污染。
5. 先進制造技術(shù)
增材制造能夠減少機加工,提高材料利用率,顯著減少產(chǎn)品的重量以及所需材料,降低CO2的排放,是綠色制造的重要組成部分。
海天的金屬3D打印機C400M,采用選取激光熔融工藝,最大成型空間尺寸為400×400×430mm,配置有四臺500W或1000W光纖激光器,具備多種激光技術(shù)方案、閉環(huán)恒風(fēng)速、參數(shù)自檢測等功能特點,可選配雙向鋪粉和“永久”型循環(huán)過濾系統(tǒng)。配備自主研發(fā)的HTPrinter、HTCamera等設(shè)備運行及打印質(zhì)量監(jiān)測軟件,可實現(xiàn)24小時無人化值守的高效生產(chǎn)。
中科煜宸送粉式金屬3D打印機LDM8060,采用LDM工藝,大功率激光器,成型效率高,粉末利用率高,可適用于不銹鋼、鈦、鎳鈷鉻合金等材料的3D打印。