五軸數(shù)控機(jī)床的“手術(shù)刀”：國(guó)產(chǎn)萬(wàn)能五軸銑頭

目前，雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭技術(shù)主要被法國(guó)、德國(guó)、意大利和美國(guó)等國(guó)家的著名五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床主機(jī)廠和少數(shù)數(shù)控機(jī)床功能部件企業(yè)所掌握。近年來(lái)，盡管我國(guó)機(jī)床行業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但以雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭為代表的、體現(xiàn)數(shù)控機(jī)床核心技術(shù)的數(shù)控機(jī)床功能部件，長(zhǎng)期在低層次徘徊，或者直接依賴于進(jìn)口，嚴(yán)重制約了國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床向高檔化方向的發(fā)展。因此，研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭具有重要的戰(zhàn)略意義。

雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭是五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的核心功能部件。

目前能自主生產(chǎn)萬(wàn)能銑頭的國(guó)產(chǎn)企業(yè)有：北一機(jī)床（科堡），北京精雕，大連科德，濟(jì)南第二機(jī)床廠，中國(guó)通用技術(shù)（沈陽(yáng)機(jī)床）

2020年中國(guó)五軸機(jī)床市場(chǎng)中，德馬吉森、格勞博、哈默等外資市占率分別為12%、11%、3%，北京精雕、科德數(shù)控等內(nèi)資市占率分別為11%、5%。

1.北一機(jī)床（科堡）

瓦德里希機(jī)床廠是全球最大的高精度重型機(jī)床制造商之一，業(yè)界公認(rèn)全球排名第一，成立于1920年，已經(jīng)有將近100年的歷史，但是它卻命途多舛。

2.北京精雕

北京精雕機(jī)床，自主軟硬件結(jié)合王者，加入國(guó)產(chǎn)車銑復(fù)合戰(zhàn)隊(duì)。。。

3.大連科德

科德數(shù)控股份有限公司是大連光洋科技集團(tuán)有限公司的控股子公司，是一家致力于中國(guó)高端裝備制造自主化提升的優(yōu)秀民營(yíng)企業(yè)。公司用自主研發(fā)高檔數(shù)控系統(tǒng)、關(guān)鍵功能部件全面布局國(guó)產(chǎn)高端數(shù)控品牌產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了科德五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床、高檔數(shù)控系統(tǒng)及關(guān)鍵功能部件三大維度的技術(shù)突破、進(jìn)口替代以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定。

國(guó)產(chǎn)最強(qiáng)五軸數(shù)控系統(tǒng)大連科德GNC62對(duì)標(biāo)德國(guó)西門(mén)子840D——實(shí)踐為王

國(guó)產(chǎn)五軸數(shù)控機(jī)床王者：大連科德——成功原因分析

產(chǎn)品：GNC62系列高檔數(shù)控系統(tǒng)、GDU系列伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；各類伺服電機(jī)、力矩電機(jī)、直線電機(jī)、主軸電機(jī)；角度傳感、直線激光干涉儀及反饋尺、激光對(duì)刀儀、無(wú)線工件測(cè)頭；各類直驅(qū)擺角銑頭、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；各類電主軸等關(guān)鍵功能部件。

轉(zhuǎn)臺(tái)及擺頭是三軸機(jī)床實(shí)現(xiàn)向五軸機(jī)床升級(jí)轉(zhuǎn)型的必要提升條件，要實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)功能必須要配備轉(zhuǎn)臺(tái)或者擺頭。

3.1雙擺銑頭

雙擺銑頭是數(shù)控多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的核心部件之一，廣泛應(yīng)用于數(shù)控五面體銑床。對(duì)提高航空、航天、軍工、發(fā)電設(shè)備、汽車等領(lǐng)域的制造裝備水平有重要的作用。擺頭為龍門(mén)機(jī)床加工大中型工件提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊、高剛性的解決方案；

雙擺銑頭進(jìn)一步提升產(chǎn)品的靜態(tài)精度、動(dòng)態(tài)精度、切削能力，形成系列化產(chǎn)品。內(nèi)置特殊開(kāi)發(fā)的內(nèi)轉(zhuǎn)子式的大扭矩力矩電機(jī)，區(qū)別于傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)或蝸輪蝸桿傳動(dòng)方式，具有更高的動(dòng)態(tài)特性和更好的精度保持性。結(jié)合全數(shù)字力矩電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器，以及編碼器分辨率提升技術(shù)和誤差校正技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭連續(xù)分度，達(dá)到5角秒的定位精度。

3.2單擺銑頭

• 本產(chǎn)品為臥式直驅(qū)單擺銑頭，是五軸聯(lián)動(dòng)臥式車銑復(fù)合加工中心應(yīng)用廣泛的關(guān)鍵功能部件；

• 本產(chǎn)品B軸采用力矩電機(jī)直驅(qū)技術(shù)，結(jié)構(gòu)緊湊，輸出扭矩大，精度高；

• 刀具主軸采用帶車削功能的高速電主軸，滿足車銑復(fù)合加工要求；

• B軸夾緊采用氣動(dòng)彈性?shī)A緊系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠；

• 主軸總長(zhǎng)短小，大大增加了機(jī)床的加工空間。

  

  

  

3.3萬(wàn)能銑頭

• A軸45°布置，可實(shí)現(xiàn)立臥轉(zhuǎn)換及聯(lián)動(dòng)加工；

• 電主軸內(nèi)收于C軸下，結(jié)構(gòu)緊湊，外形輪廓干涉范圍??；

• AC軸采用力矩電機(jī)直驅(qū)技術(shù)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性優(yōu)良；

• 基于有限元設(shè)計(jì)優(yōu)化的部件，AC軸采用大規(guī)格轉(zhuǎn)臺(tái)軸承，具有較高的結(jié)構(gòu)剛性；

• 各旋轉(zhuǎn)軸配有充分的冷卻及溫度監(jiān)測(cè)，具有持久的精度穩(wěn)定性；

• 主軸鼻端位于主軸軸線與A軸軸線交點(diǎn)之后，有利于提高加工剛性。

  

4.濟(jì)南第二機(jī)床廠

機(jī)械主軸式雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭系列：FVD40力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)控雙擺角萬(wàn)能銑頭

主要特點(diǎn)

AC軸采用消隙的機(jī)械結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)

大截面鋼板焊接橫梁、良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及精度保持性

大功率、大扭矩機(jī)械主軸式雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭

五軸聯(lián)動(dòng)的特性，可完成復(fù)雜三維曲面的高精度輪廓切削加工

在2009年啟動(dòng)的 “高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國(guó)家科技重大專項(xiàng)(04專項(xiàng))中，濟(jì)南二機(jī)床共承擔(dān)11個(gè)課題，包括金屬成形機(jī)床課題6項(xiàng)、金屬切削機(jī)床課題5項(xiàng)。其中，作為數(shù)控機(jī)床核心功能部件研發(fā)的 “雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭”項(xiàng)目包含了三個(gè)子課題，涵蓋了電主軸式、機(jī)械主軸式和力矩電機(jī)直驅(qū)式三種結(jié)構(gòu)形式，分別用以實(shí)現(xiàn)高速高精切削或高效重型切削，可以滿足不同行業(yè)的各種工藝需求。

濟(jì)南二機(jī)床研制的雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭是A/C軸的結(jié)構(gòu)型式。該型式的雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭分為電主軸式和機(jī)械主軸式兩大類。前者主要應(yīng)用于高速精加工領(lǐng)域，如航空航天、高速軌道列車等行業(yè)使用的鋁合金和復(fù)合材料等高強(qiáng)度輕質(zhì)材料零件；后者主要應(yīng)用于大扭矩強(qiáng)力切削領(lǐng)域，如能源行業(yè)使用的水輪機(jī)葉片、船舶行業(yè)使用的螺旋推進(jìn)器及航空領(lǐng)域的鈦合金、耐高溫合金零件等。

通過(guò)實(shí)施“雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭”課題，濟(jì)南二機(jī)床攻克了一系列關(guān)鍵核心技術(shù)，包括：大扭矩進(jìn)給系統(tǒng)中的無(wú)間隙機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)、緊湊型大扭矩進(jìn)給系統(tǒng)中的無(wú)間隙機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)、C軸n× 360°旋轉(zhuǎn)技術(shù)、A/C軸液壓鎖緊技術(shù)、A/C軸電氣安全保證和液/氣防漏技術(shù)、卸荷式松刀裝置、A/C軸力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)應(yīng)用技術(shù)和五軸聯(lián)動(dòng)加工技術(shù)等。通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，目前濟(jì)南二機(jī)床已全面掌握了雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)。

開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品包括：電主軸式機(jī)械驅(qū)動(dòng)A/C擺角、電主軸式力矩電機(jī)直驅(qū)A/C擺角和機(jī)械主軸式機(jī)械驅(qū)動(dòng)A/C擺角等結(jié)構(gòu)型式的數(shù)控萬(wàn)能銑頭，分別用于高速高精切削或高效重型切削領(lǐng)域，滿足了鋁合金、鈦合金和復(fù)合材料等各種復(fù)雜曲面零件的加工需求。

5.中國(guó)通用技術(shù)（沈陽(yáng)機(jī)床）

  直驅(qū)式A/C數(shù)控雙擺角萬(wàn)能銑頭

【主要指標(biāo)】

（一）A軸擺角范圍：±110°

（二）C軸擺角范圍：±360°

（三）A/C軸最大扭矩：≥2000Nm

（四）定位精度：0.002

應(yīng)用推廣領(lǐng)域：直驅(qū)式A/C數(shù)控雙擺角萬(wàn)能銑頭產(chǎn)品可用于航空、航天、發(fā)電設(shè)備、汽車、鐵路、船舶等重要行業(yè)，滿足國(guó)內(nèi)制造業(yè)對(duì)中高檔數(shù)控機(jī)床功能部件的高質(zhì)量需求。

5.短評(píng)

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有很多在生產(chǎn)自己的五軸頭，車銑復(fù)合機(jī)床國(guó)內(nèi)已知的廠家有50多家，國(guó)產(chǎn)合資外資都有。

 目前商用最多的國(guó)產(chǎn)萬(wàn)能五軸銑頭是濟(jì)南二機(jī)床和大連科德。科德也已放下身段，對(duì)外出售核心部組件，對(duì)國(guó)產(chǎn)是利好消息。

中國(guó)人的思維就是不管多高深的東西，可以通過(guò)一種模式變得爛大街。

（來(lái)源山澗果子）