首页/文章/ 详情

五轴数控机床的“手术刀”:国产万能五轴铣头

21小时前浏览6

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%。

  1. 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
复合材料通用航空航天船舶汽车电机材料数控曲面电气
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-01-08
最近编辑:21小时前
山涧果子
大专 签名征集中
获赞 204粉丝 52文章 754课程 0
点赞
收藏
作者推荐

《第一财经》| 梅敬成:如何做好皇冠CAD,我们做了这些思考(上)

梅敬成 ——华天软件第一财经 华天软件首席科学家梅敬成博士近日接受了《第一财经》的采访,在采访中他深入分享了对CAD发展趋势的洞察,详细阐述了→皇冠CAD的研发背景,并探讨了AI技术如何在CAD领域实现落地应用。 01 洞察CAD的发展趋势<【第一财经】:当前CAD技术发展趋势是什么?华天软件在这些领域有怎样的技术布局和战略定位? 梅敬成:三维CAD已经发展了五六十年了,从造型方面来说,已经没有特别大的变化。下一步,三维CAD如何变化我们也捕捉到了,那就是:集成化、云化和智能化。 皇冠CAD官方网址:www.crowncad.com尤其是集成化,华天软件有深刻的体会。因为我们既做CAD,也做研发管理的PLM和工艺管理的CAPP。在研发设计领域,CAD不仅仅是一个简单产品设计的工具,而是能够打通企业研发管理的整个流程。换句话说,CAD一定要与PLM系统融合,构成一个数字化底座,这就是集成化的发展趋势。 第二个云化趋势,华天软件捕捉的非常早。现在,工业软件上云已成为共识,所有软件都在朝这个方向发展。尽管国外一些老牌软件可能不愿意谈论云化,但他们实际上也在向这个方向迈进。反观我们的→皇冠CAD,在构建之初就选择了云架构,所以说个云化趋势我们是抓的比较好的。 另外,现在人工智能技术确实对生活、工作带来了方方面面的影响,也给制造业和CAD创造了创新变革的机会。CAD厂商如何在这个大潮中立足不被淘汰,同时能够把 AI 的技术红利发挥好?这是我们现在应该重点思考的问题。 02 云架构的CAD,不是一个噱头!<【第一财经】:皇冠CAD的研发背景是什么? 梅敬成:我们当时做云架构,也不是为了做云而做云,是为了满足当时的几个需求。 首先,我们是想满足跨平台的需求。我们希望CAD可以不依赖任何的操作系统运行。→皇冠CAD的云架构就是独立的架构,它的后台服务器端就是 C + + 的数学算法。然后,通过Python,Java、flight buffer跟前端进行交流,把数据传到前端来。前端又是非常标准的Javascript。所以,皇冠CAD整个架构完全满足跨平台的需求,跨平台的能力让皇冠CAD可以在国产的芯片和操作系统上运行。 其实,当时还没有什么高大上的云架构,我们更多想法是满足跨平台需求,可以说是”满足跨平台”的初心,把我们最终引向了云架构。 在→皇冠CAD产品持续研发的过程中,我们不断发现云架构带来的优势,比如说协同设计。这就是互联网技术给我们带来的一个突出优势,它让不同的人在不同的地点,可以对同一个模型进行操作、进行评审等等。是这些创新场景推动着我们,越来越朝云方面做得越来越深。 还有大型装配,可以在服务器端进行渲染,然后通过视频流的方式推的前端,像游戏一样,那就实现了对传统的CAD的一个颠覆式创新。所以,这一系列的创新性的思路和开创性的想法,把我们越来越推向了研发基于云架构三维CAD的这条道路上来。 华天软件研发基于云架构三维CAD产品,不是为了搞一个噱头。不是我们做一个云架构的CAD,就天天讲上云。实际上,我们更多的是利用云架构的优势,但是同时也做好了三维CAD的基本功能的研发。因为,不管是PC端的CAD,还是云端的CAD,它首先要100%满足于客户建模、出图、装配等基本功能需求。 实际上,这对于后起之秀的国产CAD软件来说已经有一定的挑战。所以,我们一定要把三维CAD的基础功能完善好,比如说数据交换、零件装配工程图等做好,还有专业模块,比如说管路、钣金、线缆等。只有把这些基本的功能做好了,我们才能够去谈云架构带来的优势。 通过这几年高强度的研发,→皇冠CAD在基本功能方面已经追赶了主流的CAD软件,已经取得了非常大的进步,再加上云架构带来优势,使得皇冠CAD在市场上有非常好的反响。 03 为什么说皇冠CAD和AI天生匹配?<【第一财经】:在智能化时代,未来的CAD技术将如何发展? 梅敬成:AI要在CAD这个领域落地,前提是拥有一个与之匹配的CAD软件。因为,不管技术怎么发展,企业最终还是要建模型,还是要出工程图,还是要进行工艺设计。不然的话,AI也就只能停留在概念层面。针对AI在CAD领域的应用,我们感到幸运,满怀自信。AI是基于云端和服务器的,需要进行大量的机器学习。同样,皇冠CAD也是基于云架构的,天生能够匹配好AI的理念和要求。 在面对如此火热的大模型技术时,我们需要深入地分析AI真正能够为CAD领域带来什么变革?例如,应用方面的智能化,哪些功能能够快速进行布局?在深层次层面的几何方面变化,如生成式设计、创成式设计,面向3D打印的一些设计等。 还有,基于传统的或者大量的数据、模型,可以更快地实现自动设计或者半自动设计,而且能提供很多的模型参考和相应的设计方案。这些对企业来说,无疑是有实实在在的好处。 我们每天都在发现 AI给我们带来的好处。 一方面,AI与CAD的加速融合,使得落地需求更加明确,比如三维搜索,通过大量的机器学习,可以很快地把不同的零件找出来,然后快速进行变形设计。 另一方面,这么些年我们在几何建模遇到了算法瓶颈,传统方法难以解决,可以说已经达到了天花板。于是,我们就借助AI的方式,带来新的突破和进展。作为CAD 厂商,软件编码通过AI生成实现快速开发。 无论是从软件开发的效率提升,还是从产品功能的创新应用,CAD都可以将AI的价值好好地利用起来。 04 为节约工程师的时间, 皇冠CAD做了哪些创新?<【第一财经】:针对3DCAD技术开发,皇冠CAD在节约工程师使用时间方面做了哪些创新?最大的技术挑战是什么? 梅敬成:其实我们也天天在分析这个工程师的时间分配,看他主要花了哪些时间?能否持续减少设计模型过程中的无谓工作? 首先,皇冠CAD是一个后来者,自规划设计之初,就致力于紧跟市场最流行的方式,确保交互操作与主流保持一致,这样软件基本上不用额外学习的成本,拿来就能用。这是第一个,从产品设计的角度,减少工程师的困扰,提升设计效率和用户体验。 第一个,我们一定提升整个产品的流畅性,让工程师在使用皇冠CAD过程中,尽量少点步骤,流程最简化,保证产品操作的顺畅性与丝滑感,这样工程师们能够以更快的速度进行建模工作。 另一个重要方面,是皇冠CAD提供一些符合未来趋势的创新机制,例如协同设计。过去,我们的企业实际上挺苦恼的,数据不断的传来传去,也不知道是否是最新数据,导致重复工作、返工甚至重新设计的问题频发。 现在,→皇冠CAD的云架构带来了高效的协同设计,能够有效避免这些问题,使不同专业的工程师能够快速地并行推进设计工作。 皇冠CAD官方网址:www.crowncad.com 所以从某种意义上,皇冠CAD就是减少了工程师的工作时间,能够比较快速地把产品设计出来,把工艺编制出来,最终把它制造出来,大大加快了企业创新速度。 总之,我认为通过我们不断的努力,→皇冠 CAD 将在产品的设计制造方面,给中国的工程师提供更为高效的解决方案,助力他们更快地完成从设计到制造的全过程。来源:山涧果子

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习计划 福利任务
下载APP
联系我们
帮助与反馈