三坐标基础知识之TP20科普2022

目前，双摆角数控万能铣头技术主要被法国、德国、意大利和美国等国家的著名五轴联动机床主机厂和少数数控机床功能部件企业所掌握。近年来，尽管我国机床行业取得了长足进步，但以双摆角数控万能铣头为代表的、体现数控机床核心技术的数控机床功能部件，长期在低层次徘徊，或者直接依赖于进口，严重制约了国产数控机床向高档化方向的发展。因此，研制具有自主知识产权的双摆角数控万能铣头具有重要的战略意义。双摆角数控万能铣头是五轴联动数控机床的核心功能部件。目前能自主生产万能铣头的国产企业有：北一机床（科堡），北京精雕，大连科德，济南第二机床厂，中国通用技术（沈阳机床）2020年中国五轴机床市场中，德马吉森、格劳博、哈默等外资市占率分别为12%、11%、3%，北京精雕、科德数控等内资市占率分别为11%、5%。北一机床（科堡）瓦德里希机床厂是全球最大的高精度重型机床制造商之一，业界公认全球排名第一，成立于1920年，已经有将近100年的历史，但是它却命途多舛。2005年，北一机床收购德国科堡。2018年首届进博会上最大、最重的参展展品金牛座龙门加工中心就来自德国科堡。2.大连科德科德数控股份有限公司是大连光洋科技集团有限公司的控股子公司，是一家致力于中国高端装备制造自主化提升的优秀民营企业。公司用自主研发高档数控系统、关键功能部件全面布局国产高端数控品牌产业化发展，实现了科德五轴联动数控机床、高档数控系统及关键功能部件三大维度的技术突破、进口替代以及国家标准制定。产品：GNC62系列高档数控系统、GDU系列伺服驱动系统；各类伺服电机、力矩电机、直线电机、主轴电机；角度传感、直线激光干涉仪及反馈尺、激光对刀仪、无线工件测头；各类直驱摆角铣头、回转工作台；各类电主轴等关键功能部件。转台及摆头是三轴机床实现向五轴机床升级转型的必要提升条件，要实现五轴联动功能必须要配备转台或者摆头。2.1双摆铣头双摆铣头是数控多轴联动机床的核心部件之一，广泛应用于数控五面体铣床。对提高航空、航天、军工、发电设备、汽车等领域的制造装备水平有重要的作用。摆头为龙门机床加工大中型工件提供了一种结构紧凑、高刚性的解决方案；双摆铣头进一步提升产品的静态精度、动态精度、切削能力，形成系列化产品。内置特殊开发的内转子式的大扭矩力矩电机，区别于传统的齿轮传动或蜗轮蜗杆传动方式，具有更高的动态特性和更好的精度保持性。结合全数字力矩电机伺服驱动器，以及编码器分辨率提升技术和误差校正技术，实现双摆角数控万能铣头连续分度，达到5角秒的定位精度。2.2单摆铣头本产品为卧式直驱单摆铣头，是五轴联动卧式车铣复合加工中心应用广泛的关键功能部件；本产品B轴采用力矩电机直驱技术，结构紧凑，输出扭矩大，精度高；刀具主轴采用带车削功能的高速电主轴，满足车铣复合加工要求；B轴夹紧采用气动弹性夹紧系统，结构简单，工作可靠；主轴总长短小，大大增加了机床的加工空间。2.3万能铣头A轴45°布置，可实现立卧转换及联动加工；电主轴内收于C轴下，结构紧凑，外形轮廓干涉范围小；AC轴采用力矩电机直驱技术，动态响应特性优良；基于有限元设计优化的部件，AC轴采用大规格转台轴承，具有较高的结构刚性；各旋转轴配有充分的冷却及温度监测，具有持久的精度稳定性；主轴鼻端位于主轴轴线与A轴轴线交点之后，有利于提高加工刚性。3.济南第二机床厂机械主轴式双摆角数控万能铣头系列：FVD40力矩电机驱动数控双摆角万能铣头主要特点－　AC轴采用消隙的机械结构驱动－　大截面钢板焊接横梁、良好的动态响应及精度保持性－　大功率、大扭矩机械主轴式双摆角数控万能铣头－　五轴联动的特性，可完成复杂三维曲面的高精度轮廓切削加工 在2009年启动的 “高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项(04专项)中，济南二机床共承担11个课题，包括金属成形机床课题6项、金属切削机床课题5项。其中，作为数控机床核心功能部件研发的 “双摆角数控万能铣头”项目包含了三个子课题，涵盖了电主轴式、机械主轴式和力矩电机直驱式三种结构形式，分别用以实现高速高精切削或高效重型切削，可以满足不同行业的各种工艺需求。济南二机床研制的双摆角数控万能铣头是A/C轴的结构型式。该型式的双摆角数控万能铣头分为电主轴式和机械主轴式两大类。前者主要应用于高速精加工领域，如航空航天、高速轨道列车等行业使用的铝合金和复合材料等高强度轻质材料零件；后者主要应用于大扭矩强力切削领域，如能源行业使用的水轮机叶片、船舶行业使用的螺旋推进器及航空领域的钛合金、耐高温合金零件等。通过实施“双摆角数控万能铣头”课题，济南二机床攻克了一系列关键核心技术，包括：大扭矩进给系统中的无间隙机械传动技术、紧凑型大扭矩进给系统中的无间隙机械传动技术、C轴n× 360°旋转技术、A/C轴液压锁紧技术、A/C轴电气安全保证和液/气防漏技术、卸荷式松刀装置、A/C轴力矩电机直接驱动应用技术和五轴联动加工技术等。通过技术攻关，目前济南二机床已全面掌握了双摆角数控万能铣头数字化设计技术。开发的产品包括：电主轴式机械驱动A/C摆角、电主轴式力矩电机直驱A/C摆角和机械主轴式机械驱动A/C摆角等结构型式的数控万能铣头，分别用于高速高精切削或高效重型切削领域，满足了铝合金、钛合金和复合材料等各种复杂曲面零件的加工需求。4.中国通用技术（沈阳机床） 直驱式A/C数控双摆角万能铣头【主要指标】（一）A轴摆角范围：±110°（二）C轴摆角范围：±360°（三）A/C轴最大扭矩：≥2000Nm（四）定位精度：0.002应用推广领域：直驱式A/C数控双摆角万能铣头产品可用于航空、航天、发电设备、汽车、铁路、船舶等重要行业，满足国内制造业对中高档数控机床功能部件的高质量需求。5.短评现在国内有很多在生产自己的五轴头，车铣复合机床国内已知的厂家有50多家，国产合资外资都有。 目前商用最多的国产万能五轴铣头是济南二机床和大连科德。科德也已放下身段，对外出售核心部组件，对国产是利好消息。中国人的思维就是不管多高深的东西，可以通过一种模式变得烂大街。来源：山涧果子