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北京精雕: JDGR400T精雕高速加工中心
Jan 18, 2021  来源:北京精雕科技集团有限公司  作者:-

 
       随着制造业的发展,加工产品的设计越来越复杂,传统三轴数控机床已无法满足加工要求,尤其是产品加工精度要求越来越高,交货期越来越短,人工成本也不断增加,使得采用五轴数控机床加工变成了一个必要条件。
  
       然而受限于国产五轴数控机床的加工精度不高,使得国外五轴数控机床长期垄断精密加工领域,给我国制造企业带来了一系列问题。一是,进口五轴机床的价格高昂,增加了企业成本;二是,国外机床企业对用户选择性服务,无法充分发挥机床的加工能力;三是,国外机床产品和技术也会选择性供应国内企业,限制了军工、芯片、航空航天等战略性相关零件的加工。
  
       为了突破国外高端五轴数控机床的垄断地位,解决精密零件加工卡脖子问题,满足国内市场不断发展的需求,北京精雕研发了这款具有精雕特色的五轴联动全闭环数控机床,使国产五轴数控机床的加工精度达到国际一流水平,有效解决了国产五轴数控机床精度不高的问题,降低了企业采购成本。
  
       一、产品简介
  
       JDGR400T精雕高速加工中心是北京精雕科技集团有限公司独立自主研发的高精度一体式五轴联动数控机床,采用全闭环控制技术,配备新一代北京精雕JD50数控系统,具备“0.1µ进给,1µ切削,纳米级表面效果”的加工能力,硬材料镜面抛光加工表面粗糙度Sa可达到5nm,典型零件的加工精度小于5µ,适用于光学模具、精密模具、精密零件及复杂五金件等产品的多轴定位加工和五轴联动加工。
  
       JDGR400T精雕高速加工中心采用经典的定梁龙门结构,结合具有专利技术的L型三导轨横梁结构和短悬伸机头结构设计,使机床的几何精度更加稳定;采用北京精雕自主研发的高速同步电主轴,具有铣、磨、钻、镗、攻等复合加工能力;同时,采用北京精雕独创的在机测量与智能修正技术,完美地实现了加工过程的制检合一;还创新性地将DT编程技术、RTCP技术和在机测量技术集成于JD50数控系统和精雕CAD/CAM系统,确保了五轴加工工艺高效、稳定的实现。
  
  
       机床所配套的主要核心功能部件精密高速电主轴、数控系统、CAD/CAM软件、高速旋转工作台等全部为北京精雕自主研发和生产,北京精雕拥有其全部知识产权。其中:
  
       (1)精密高速电主轴JD150S-20-HA50采用HSK-A50刀具接口形式,主轴最高转速可达20000r/min,主轴锥孔径向跳动≤0.0015mm;具备铣、磨、钻、镗、攻等复合加工能力。
  
       (2)数控系统JDNC50是符合业界主流标准的开放型数控系统,可与国际主流的高端数控系统兼容,不仅便于现场工艺功能的定制开发,而且便于精细加工专业功能的快速实现,在高速高精度加工、多轴联动加工、在机测量和智能修正等功能方面表现出色,处于国内领先水平。
  
       (3)精雕CAD/CAM软件JDSoft SurfMill8.0是致力于精密加工的专业CAD/CAM软件,提供曲面设计、浮雕设计、2D/3D铣削、多轴铣削、车削、磨削等多种具有精雕特色的三维造型和多轴加工编程功能,能够为复杂型面的造型和加工提供有效解决方案。
  
       (4)高速旋转工作台采用一体化的摇篮式结构,直驱电机驱动,定位精度达8″,重复定位精度达5″,精度高,稳定性强。
  
       二、主要技术指标
  
       (1)工作台尺寸(mm):φ400;

       (2)最大工作负重(kg):150;

       (3)X/Y/Z轴工作行程(mm):450/680/400;

       (4)A/C轴回转角度(°):-120~+90/360;

       (5)X/Y/Z轴快速移动速度(m/min):15/15/15;

       (6)A/C轴快速旋转速度(r/min):30/50;

       (7)X/Y/Z轴最高切削进给速度(m/min):10/10/10;

       (8)A/C轴最高切削进给速度(r/min):15/25;

       (9)X/Y/Z轴定位精度(mm/全行程):0.002/0.002/0.002;

       (10)A/C轴定位精度(″):8/8;

       (11)X/Y/Z轴重复定位精度(mm/全行程):0.0018/0.0018/0.0018;

       (12)A/C轴重复定位精度(″):5/5;

       (13)数控系统:JDNC50;

       (14)主轴直径(mm):φ150;

       (15)主轴最高转速(r/min):20000;

       (16)刀柄型式:HSK-A50;

       (17)刀库形式:链式刀库(机械手换刀);

       (18)刀库容量(把):36。
  
       三、结构特点
  
       (1)对称龙门结构设计,综合考虑热平衡、机床减振和抗震能力等因素,有效应对热源引起的变形,具有良好的静刚度、抗振性能和热稳定性。
  
       (2)全封闭防护结构不但可以防止切屑及油污向外飞溅,还可防止外界环境温度波动对内部加工产生扰动。
  
       (3)倒“L”型的三导轨横梁“体支撑”结构,提高了X轴的运动平稳性和各向抗振性能。
  
       (4)下沉式的机头结构,有效减小了机床的Z向力矩,提高了Z轴刚性,提升了机头的抗振性能。
  
       (5)加工区和非加工区隔离防护,减小了加工区域空间,有利于机内油雾快速排出,可稳定控制加工区域的温度,减少热变形。
  
       (6)直驱式转台结构,在减小空间占用的同时可实现高精度、高效率加工。 
 
       (7)后侧门结构,可实现自动上下料。 
 
       四、技术创新点
  
       1、在机测量与智能修正
  
       创新性的“在机测量与智能修正技术”解决了精密加工过程的精度不匹配问题,消除了加工过程中人工操作的误差。传统数控切削加工就是把数字模型变成实物零件的过程,在加工过程中工件的装卡和过程检测均需要人工参与,而人工操作过程精度过低,过程的精度不匹配,导致零件精度下降。同时存在生产准备阶段调机时间长、需要高精度治具严格控制、工序中不断增加检验环节、无法预知加工过程中产品状态、无法及时跳过不合格品加工、无法实现在线返修等一系列问题,影响了生产过程的自动化和智能化,造成产品加工周期长,成本高,并且无法保证产品加工品质。人工操作不仅破坏了生产的连续性和稳定性,还造成生产过程中的精度不匹配。
  
       JDGR400T精雕高速加工中心采用北京精雕自主研发的“在机测量技术与智能修正技术”,为解决工件装卡和过程检测问题提供了一个新的方向。通过精准测量和过程管控,实现了“制检合一”的制造模式,帮助用户完成“提质增效”的目标。通过对生产过程的监测测量,不仅可以消除人工操作误差,节约加工时间,降低消耗,减少成本,增加产量,提高效益,而且还可以保证产品的质量,增强产品的竞争力,使得数控机床在运行时能够主动获取零件制造信息,能够大幅提升数控机床的智能化和自动化能力,使精密加工精度不再依赖人工的经验来保证,创造了用户全新的精加工体验,成为打造智能工厂、实现智能制造的有力推手。
  
       2、虚拟加工技术
  
       虚拟加工技术突破性地解决了操作人员从三轴机床到五轴机床的不适应性,将现场加工放置于软件平台中进行虚拟加工和预判,最终确定合理的加工工艺要素,减少由于人员经验水平和交流而引起的加工误差。
  
       虚拟加工技术融合了精雕CAD/CAM软件,DT编程技术、JD50系统等技术,以及机床、刀具、夹具等各种生产要素,具备零件夹具模型设计、加工轨迹规划、刀具优选、加工参数优选、加工仿真分析、可制造性分析等虚拟加工功能。在实际加工之前对加工路径和加工环境情况进行预模拟,从而确保实际加工过程的准确。使设计师和工艺员的角色融为一体,模拟结束预估正确后,可直接进行实际的加工,与加工设备融合度高,满足实际加工需求。系统中包含刀具、工艺参数等数据库,在模拟过程中可实现对工序顺序、工艺参数的的选用,提前发现缺陷和装配问题,从而优化制造过程,提高加工效率。
  
       该技术创新性的改变了传统的加工试制过程,减少反复的人工操作,在提质增效的同时减少材料的浪费,实现绿色制造节能制造。操作人员通过在电脑前的模拟操作便可完成整个加工流程的模拟,创造了全新的制造业加工模式。
  
       3、创新结构设计
  
       采用定梁龙门和摇篮式大扭矩直驱双轴转台的结构形式,整机动态性能好、抗切削振动能力强、负重能力强,加工效率和加工精度高。机头采用拥有独创性设计的倒“L”型结构,保证横梁轴的高刚性和高稳定性。机床内部采用独立螺旋排屑机构,方便碎屑的清理及排出,有利于车间环境卫生的维持。
  
       五、技术水平 
 
       独创性的“在机测量和智能修正”技术,通过精准测量和过程管控,替代传统的离线检测方式,实现了制检合一的制造模式,促进工厂检验向智能化转变。该技术保证了数控机床测量精度的准确度和稳定性,助力切削工艺的智能化,大幅提升生产良率和品质管控效率。从粗活精做、零点快换夹具、多轴组合加工等方面出发,挖掘数控机床的智能加工功能,标准化客户生产工艺制程,降低辅助工作量,提升实际产能;量化环境要素与品质之间的关系,协助客户改善生产环境。该技术的推广和应用,将对行业起到极大促进作用,为推动新时代工业变革贡献力量。 
 
       虚拟加工技术通过在实际加工之前对加工路径和加工环境情况的预模拟,从而确保实际加工过程的准确。将各工艺要素在软件中进行预加工,可节约试加工时间,减少材料浪费,提高生产的安全性。将人员因素在生产环节的影响降到最低。在行业内具有创新性和引领性,有利于实现 制造业的智能化、绿色化发展。
  
       JDGR400T精雕高速加工中心具备“0.1µ进给,1µ切削,纳米级表面效果”的加工能力,可实现微铣削、镜面铣、高光铣等二十多种加工功能,三直线轴定位精度≤0.002mm,重复定位精度≤0.018mm;旋转轴定位精度≤8″,重复定位精度≤5″;硬材料镜面抛光加工表面粗糙度Sa小于5nm,典型零件的加工精度小于5µm。其精密加工能力和稳定性成功对标日本牧野、瑞士米克朗等国际一流品牌。
  
       六、市场定位及产业化前景 
 
       本展品定位于中高端市场,主要面向光学模具、精密模具、精密零件及复杂五金件的精密加工。
  
       随着制造业的转型升级,高端机床产品领域发展迅速,市场需求巨大,目前国内的机床高端市场由日本、德国企业垄断,产品售价高昂。作为高档数控机床的代表——五轴联动数控加工中心虽然已经实现了国产,但是仅有十几家企业能够生产,并且在精度和速度上跟国际前沿技术还有较大差距。根据新思界产业研究中心公布的《2017-2021年中国五轴联动数控加工中心行业发展态势及发展前景预测报告》显示,目前国内自主生产的五轴联动数控机床的国内市场占有率仅有10%。
  
       本产品攻克了五轴联动数控机床的一系列核心技术,尤其是数控系统与CAD/CAM软件的完美融合,使在机测量技术变得简单、好用,有效解决了困扰制造业多年的精度匹配问题,提升了机床的加工精度,生产效率和良品率,目前已在光学器件、医疗器件及小型精密模具等精密零件的加工生产中进行了应用。从应用效果看,其完全可以替代进口产品,加之性价比高、售后服务好、技术服务响应快等优势,其市场替代空间巨大。
  
       另外,随着产品设计的日趋复杂化,复杂模具、电极以及精密零件等的五轴精密加工需求也将日趋攀升,为五轴精密数控机床市场提供了很好的扩展空间,因此其产业化前景十分可观。
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