瑞士、德國、意大利頂尖五軸加工機(jī)床全在這里了！

　　五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心做為高端數(shù)控加工設(shè)備，具有自動(dòng)化程度高、加工效率高、加工精度高等特點(diǎn)，主要用于汽輪機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、軸流壓縮機(jī)等設(shè)備的核心部件葉片的加工制造。汽輪機(jī)等設(shè)備效率的高低，很大程度上取決于葉片型面的設(shè)計(jì)和制造水平。

　　隨著電力、能源、航空航天和國防工業(yè)的高速發(fā)展，汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)廠家的產(chǎn)能將進(jìn)一步擴(kuò)大，高端的葉片加工設(shè)備需求量也將大幅度增加，高端的五軸聯(lián)動(dòng)葉片銑削設(shè)備的需求也會(huì)有大幅度的增加。發(fā)展國內(nèi)優(yōu)良品質(zhì)的五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心，降低葉片加工機(jī)床的成本，滿足葉片行業(yè)生產(chǎn)的需要，是整個(gè)葉片行業(yè)的迫切要求。

　　1. 五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心

　　五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心是加工汽輪機(jī)葉片、航發(fā)葉片等的關(guān)鍵設(shè)備。目前，國內(nèi)的航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)廠、汽輪機(jī)廠以及葉片專業(yè)生產(chǎn)廠，使用的大多是進(jìn)口五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控葉片加工中心，葉片的精加工市場(chǎng)完全被國外機(jī)床廠家所壟斷。由于五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心的特殊性，國外的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控葉片加工中心價(jià)格貴得驚人，機(jī)床的維修費(fèi)更是令用戶難以承擔(dān)。遇到國際形勢(shì)緊張的情況，更有被封鎖的可能。因此，急需開發(fā)新一代的高品質(zhì)、能夠與國外高端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的國產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)葉片數(shù)控加工中心，以打破國外對(duì)該類型產(chǎn)品的壟斷格局，使國內(nèi)葉片加工設(shè)備逐漸實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，降低葉片加工企業(yè)的設(shè)備投入成本。

　　如圖1——圖4所示，國外生產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心的廠家比較知名的有：瑞士的斯達(dá)拉格-?？铺兀⊿tarrag Heckert）、利吉特（L i e c h t i）、意大利的法拉利（C.B.Ferrari）和德國的哈米勒（Hamuel）等。國外五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心的共同特點(diǎn)是A、B軸普遍采用力矩電動(dòng)機(jī)，刀具主軸采用電主軸結(jié)構(gòu)，刀具最高轉(zhuǎn)速在12 000——20 000r/min之間，甚至更高，刀具接口以HSK-A63居多；各直線軸快移速度在20——50m/min，以30m/min、40m/min居多。刀具主軸的刀尖普遍處在B軸的回轉(zhuǎn)中心上或其附近，以提高工件表面加工質(zhì)量，減少B軸所承受的切削力扭矩。而且普遍配置U軸以增加加工范圍，A軸頭尾架可同步雙驅(qū)，增大扭矩同時(shí)減小葉片加工的扭轉(zhuǎn)變形。

　　國內(nèi)五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心起步較晚， 生產(chǎn)該類型機(jī)床的主要有北京機(jī)電院機(jī)床有限公司、新瑞機(jī)床（集團(tuán)）有限公司、四川長(zhǎng)征機(jī)床集團(tuán)有限公司和大連科德數(shù)控有限公司等。國內(nèi)五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心有北京機(jī)電院機(jī)床有限公司的XKH系列、四川長(zhǎng)征機(jī)床集團(tuán)有限公司的LVC系列五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心、江蘇新瑞機(jī)床（集團(tuán)）有限公司的V5X1800五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心和大連科德數(shù)控有限公司KTurboM3000五軸葉片銑削加工中心等。

　　北京機(jī)電院機(jī)床有限公司是國內(nèi)第一家成功研制五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心的廠家，其XKH系列機(jī)床是北京機(jī)電院機(jī)床有限公司在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用國外成熟技術(shù)，結(jié)合葉片零件特點(diǎn)，自主設(shè)計(jì)開發(fā)的專業(yè)葉片加工機(jī)床，最大加工葉片長(zhǎng)度可達(dá)1 600mm，已成功在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用，用戶包括東方汽輪機(jī)廠、無錫葉片廠、黎明發(fā)動(dòng)機(jī)公司等主機(jī)廠，以及為主機(jī)廠進(jìn)行配套加工的專業(yè)葉片加工廠。

　　XKH系列葉片加工中心采用立柱移動(dòng)結(jié)構(gòu)，五軸聯(lián)動(dòng)，所有坐標(biāo)全閉環(huán)控制，刀具通過立柱、滑板等部件實(shí)現(xiàn)X、Z軸運(yùn)動(dòng)，A軸采用力矩電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，響應(yīng)速度快，無傳動(dòng)間隙，帶動(dòng)工件進(jìn)行回轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)葉片的高速、高精加工，也可以選配蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)；B軸采用優(yōu)化“刀心距”結(jié)構(gòu)，軸線偏離刀具主軸端面，而與刀尖部位基本重合，偏擺力矩由彈簧平衡裝置平衡，驅(qū)動(dòng)有力矩電動(dòng)機(jī)和蝸輪蝸桿兩種形式可供選擇；工件A軸尾架可以根據(jù)加工不同葉片的大小左右沿U軸移動(dòng)，U軸移動(dòng)有手動(dòng)和伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種形式，并能夠?qū)崿F(xiàn)工件夾緊后尾架液壓鎖緊，保證加工精度。適用于由高強(qiáng)度鋼、不銹鋼、高溫合金、鈦合金等難加工材料制成的，具有復(fù)雜空間型面、薄壁易變形結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)、靜葉片及各類窄長(zhǎng)形特殊型面零件的加工，在能源、航空等領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用。圖5所示為XKH800Z五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心的實(shí)體圖與結(jié)構(gòu)圖。

　　1.刀庫 2.頭架 3.B軸箱體 4.尾架 5.立柱 6.主軸箱 7.工作臺(tái) 8.床身

　　2. 葉片自動(dòng)生產(chǎn)線

　　隨著“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”的提出以及新技術(shù)的發(fā)展，葉片加工自動(dòng)化程度也越來越高。葉片加工自動(dòng)化程度對(duì)葉片加工效率和加工質(zhì)量起著重要作用。

　　葉片加工自動(dòng)化是運(yùn)用先進(jìn)工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代的機(jī)械化、自動(dòng)化技術(shù)，采用自動(dòng)裝置和設(shè)備使葉片加工在最有效的狀態(tài)下自動(dòng)運(yùn)行，來加快生產(chǎn)投入物態(tài)變換和流動(dòng)速度，使加工操作的程序編排、生產(chǎn)技術(shù)工作、計(jì)劃、調(diào)度以及經(jīng)營管理等方面的信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、交換、處理和傳遞，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)出的葉片綜合效果為最佳的目標(biāo)，使生產(chǎn)廠能更圓滿的達(dá)到適應(yīng)時(shí)常要求、為社會(huì)服務(wù)、有效的增加廠家收益的目的。

　　葉片加工自動(dòng)化的意義和效益是巨大的：①提高設(shè)備利用率。這是由于加工時(shí)間或輔助時(shí)間減少的結(jié)果。國內(nèi)目前大部分獨(dú)立的葉片加工機(jī)床的利用效率在30%——40%之間，一些采用自動(dòng)化生產(chǎn)線的國外機(jī)床利用效率能達(dá)到70%以上。②降低產(chǎn)品的成本。這是由于產(chǎn)品廢品率的降低和設(shè)備生產(chǎn)率的提高，中間儲(chǔ)備的減少，輸送路線的簡(jiǎn)化以及員工的減少，廠房面積減小以及生產(chǎn)調(diào)度簡(jiǎn)化等。③改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。這是因?yàn)闇p少和排除了人為因素的影響。④減少了大量的工人。這是由于采用自動(dòng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多機(jī)管理，甚至無人生產(chǎn)。⑤從根本上改善勞動(dòng)條件，減輕生產(chǎn)傷害。⑥提高企業(yè)形象，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。此外自動(dòng)化生產(chǎn)要求工人掌握更高的技能，可縮小體力腦力勞動(dòng)間的差距。

　　國外能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)上下料的五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心生產(chǎn)廠家不是很多，目前只有意大利法拉利和德國HAMUEL公司生產(chǎn)帶工件自動(dòng)上下料生產(chǎn)線。從國內(nèi)看，只有北京機(jī)電院機(jī)床公司開發(fā)出了五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心生產(chǎn)線。

　　1、4. 葉片加工機(jī)床 2. 桁架機(jī)械手 3. 料倉

　　擺放方式每?jī)膳_(tái)機(jī)床構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)生產(chǎn)線，中間設(shè)有料倉，料倉循環(huán)傳動(dòng)采用鏈條形式，驅(qū)動(dòng)形式為伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，為節(jié)省空間，工件在料倉中的擺放姿態(tài)與抓取姿態(tài)成90°形式，料倉上附帶一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)的手爪及擺缸，為機(jī)械手上料做準(zhǔn)備，料倉形式如圖7所示。

　　1.輔助手抓 2、5. 擺動(dòng)缸 3. 上料姿態(tài) 4. 輔助機(jī)械手 6. 下料手抓 7. 上料手抓

　　桁架機(jī)械手臂給機(jī)床上下料過程為：機(jī)械手臂沿X軸負(fù)方向（即向左）移動(dòng)至左邊機(jī)床上方，等待機(jī)床加工完成。當(dāng)機(jī)床加工完成后，自動(dòng)頂門打開，發(fā)出信號(hào)呼叫機(jī)械手臂換料。機(jī)械手臂的Z軸向下移動(dòng)至程序設(shè)定位置（即機(jī)床主軸中心位置），下料手抓夾緊， 然后機(jī)床夾具松開。機(jī)械手臂向X軸正方向移動(dòng)，使隨行夾具完全脫離機(jī)床主軸。機(jī)械手臂擺缸擺動(dòng)90°，使上料手抓向下。然后，機(jī)械手臂沿X軸負(fù)方向移動(dòng)，使隨行夾具進(jìn)入機(jī)床主軸，然后機(jī)床夾具夾緊，機(jī)械手臂上料手抓松開。Z軸向上移動(dòng)至機(jī)床上方，機(jī)械手臂發(fā)出信號(hào)，通知機(jī)床完成上下料，機(jī)床頂門關(guān)閉進(jìn)行加工。機(jī)械手臂的擺缸擺動(dòng)90°，使下料手抓向下。然后機(jī)械手臂向X軸正方向移動(dòng)至輔助機(jī)械手上方，繼續(xù)與輔助機(jī)械手換料的動(dòng)作。

　　機(jī)械手上料后， 頭尾架配合機(jī)械手運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)工件則自動(dòng)夾緊，定位，能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾，完成包括型面、凸臺(tái)、葉冠和葉根圓角等多個(gè)空間曲面的加工，同時(shí)為了提高葉片加工精度，滿足葉片加工工藝要求，通過對(duì)尾架移動(dòng)進(jìn)行伺服控制可以實(shí)現(xiàn)葉片粗、精加工過程中對(duì)工件夾緊力的調(diào)整。

　　3. 結(jié)語

　　隨著電力、能源、航空航天和國防工業(yè)的高速發(fā)展，汽輪機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠家的產(chǎn)能將進(jìn)一步擴(kuò)大，高端的五軸聯(lián)動(dòng)葉片銑削設(shè)備的需求也會(huì)有大幅度的增加。發(fā)展國內(nèi)優(yōu)良品質(zhì)的五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心，降低葉片加工機(jī)床的成本，滿足葉片行業(yè)生產(chǎn)的需要，是整個(gè)葉片行業(yè)的迫切要求。

　　葉片加工自動(dòng)化很好地解決了葉片批量生產(chǎn)的質(zhì)量和效率問題，在生產(chǎn)中取得了很好的效果。