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四川长征机床借重大专项突破航空制造

2012-07-13  来源:金属加工在线  单位:四川长征机床  作者: 赖小波
内容摘要:四川长征机床集团有限公司,前身为长征机床厂,长征机床经过44年的发展,拥有13大系列60多个品种的数控机床。产品远销全国20几个地区及美国、德国、意大利、巴西、印度等国家,也是将重型高端五轴联动龙门加工中心出口欧美发达国家的首家企业。

  四川长征机床集团有限公司,前身为长征机床厂,长征机床经过44年的发展,拥有13大系列60多个品种的数控机床。产品远销全国20几个地区及美国、德国、意大利、巴西、印度等国家,也是将重型高端五轴联动龙门加工中心出口欧美发达国家的首家企业。从四川长征机床近年来的发展金属加工在线不难看出重大专项攻对四川长征机床的推动作用。

  1.研发高速高精加工的横梁移动龙门加工中心GM系列

  2011年9月,四川长征机床公司担负的国家科技重大专项GMC4000H/2五坐标横梁移动龙门加工中心(见图1),通过了四川省科技厅组织的鉴定委员会的鉴定。

  鉴定委员会任主任中国工程院谭建荣院士,对五坐标横梁移动龙门加工中心的技术资料、样机的质量和安全性能等进行了详细地专业鉴定,认为:GMC4000H/2五坐标横梁移动龙门加工中心的研发是成功的,整机主要性能指标达到国内同类产品领先水平,在机床热变形动态补偿技术、用热不敏感材料补偿位置环精度技术、大型基础部件应力自释放技术和智能化冷却技术等方面有创新,达到国际同类产品先进技术水平,鉴定委员会同意通过鉴定。建议尽快形成产业化生产。该样机通过鉴定,标志着长征机床公司在高端数控机床的掌握上又迈进了新的一步。

  长征公司于2000年开始研制横梁移动龙门加工中心系列产品,填补了国内空白,获得多项国家、省市的奖项,是2009年国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项的中标企业。获国家“高档数控机床重大专项”高速五轴龙门加工中心课题,充分体现了长征公司的技术实力。

  长征公司从2002年开始研发横梁移动龙门加工中心,至今已实现产销70多台,其中9台高速龙门五轴加工中心出口欧美。

  经过长征人的努力,长征公司承担了起草《五轴联动高架横梁移动龙门铣床技术条件》国家标准,已经获得国家铣床标委会的批准,这也是长征人在做大做强中迈出的坚实一步。

  2.横梁移动龙门加工中心的结构特点

  横梁移动龙门加工中心(见图2)是一种高架桥式结构的加工机床,工作台不运动,机床的所有运动(X、Y、Z及A、C轴)都由刀具运动来完成,相对与其他结构,运动惯量较小,从而可以改善提高动态性能和加工速度,即使在大行程下亦可达到高的稳定性,是大型高速加工机床的最优结构,可广泛应用于航空结构件的加工制造(见 图3)。

  其结构优点包括:①机床的承载能力大,是同规格定梁龙门机床的2~3倍,动态性能好。②工作台固定不动,加工动态性能不受工件重量的影响(定梁龙门工件重量会使加工动态性能产生波动)。③与定梁龙门相比由于运动部分是相对较轻的横梁、十字滑座、滑枕部分,导轨除滑枕采用滚柱直线导轨,承载大,摩擦系数小,因而机床具有很好的动态响应特性,适于高速加工。④双驱同步技术,重心驱动,使机床的性能得到进一步提升。⑤防水性能好,由于运动部件都在墙体上,比定梁龙门的占地面积小,只有相同规格的定梁龙门机床的3/5左右。

  3. 同行业的比较优势

  (1)机床墙体:采用的是整体的结构,整体优质铸件墙体,具有更强的吸振性,提高了机床稳定性。

  (2)对于较长丝杠的传动结构都采用丝杠固定,螺母旋转的结构,这种结构易于实现丝杠的中空内冷,减少丝杠发热对精度的影响。

  (3)对于超长的丝杠传动,申请了机床传动丝杠的无动力随动辅助支承装置专利。

  (4)对大跨度横梁连接申请了大跨度机床构件的安装结构专利。

  (5)对提高机床精度申请了机床位置环热变形的补偿方法专利。

  (6)X、Y轴采用了丝杠固定不动,螺母旋转驱动的结构形式,避免了长丝杠旋转的诸多弊病,自主研制的传动丝杠的无动力随动辅助支承装置,解决了丝杠过长而产生的挠度变形的问题,提高了机床定位精度,申请了专利。当X轴行程超过 6 000mm时,采用齿轮齿条传动结构。

  技术成熟的叶片五轴联动加工中心LV系列

  20世纪90年代,长征机床开始生产三轴和四轴叶片加工机床。2000年完成第1台五轴联动叶片加工机床研制,现已形成大、中、小型五轴叶片加工中心系列,囊括了长度2  000mm以下,回转直径500mm以下所有规格叶片加工。

  航空工业、能源工业的蓬勃发展,带动叶片零件的需求,世界制造业的东移,带动了整体工业的发展。

  对于型面简单、精度要求不高的叶片可用四轴加工,三轴立加增加转台构成四轴联动加工叶片;对于型面复杂、轮廓精度要求高的叶片则需用五轴加工。

  LV系列五轴叶片加工机床的特点有:①合理的机床布局,满足空间曲面叶片加工的刚性和各轴间的匹配性。②大转矩、高刚性、响应快的摆头结构。③大转矩、高刚性的高速转台。

  根据大型叶片和中小叶片加工工艺和性能的不同,我们设计了两种结构的五轴叶片加工中心。

  (1)LVC600(见图4)、LVC900五轴叶片加工中心  

 

  其特点是:

  ① 独特的摆头机构。

  ②高速转台:叶片材料难加工、型面空间扭曲及其加工特性,要求转台必须具有大转矩、高精度、响应快、使用寿命长等特点。

  (2)LVC2000五轴叶片加工中心(见图5)  

  根据大型叶片的加工特点,我公司与东汽合作开发的全新结构的五轴叶片加工中心,属国内首创,实际加工能力达到国际先进水平。

  (3)叶片装夹方式  

  叶片的装夹主要有两种方式:①叶片较短时采用一端固定,一端顶紧(转台加顶尖)。②长叶片采用双转台同步驱动采用一端固定,一端拉紧加固定(双转台)

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