机床重点用户基础装备需求分析(2)_中国机床网/中国机床信息网

    2加工中心类(1)高速五轴立式加工中心。主要适于模具高速加工用的，机床采用门式结构，主要参数：工作台尺寸 320mm×320～1200mm×l000mm、主轴转速30000~42000r/min、电主轴功率14～25kW、快速行程40～60m /min。国外可供参考产品有德国Roders公司RFM系列高速五轴立式加工中心和Herrnle公司C系列高速五轴立式加上中心、瑞士Mikron公司HSM系列、XSM系列高速五轴立式加工中心和意大利FIDIA公司、RAMBAUDI公司的高速五轴立式加工中心。(2)立卧转换精密镗铣中心。主轴头立卧转换，可以进行五轴加工，主要参数：工作台直径φ600～1500mm、主轴转速6300～18000r/min(可选)、主轴功率20kW左右、快速行程30～60m/min。国外可供参考产品有德国DMG公司DMU P系列立卧转换镗铣中心、瑞士Mikron公司UCP系列立卧转换镗铣中心。(3)小型精密五轴加工中心。适于电子和航天制造业用于小型精密零件加工。主要参数：圆工作台直径150～600mm、主轴转速：12000～30000r/min、主轴功率10～16kW、快速行程30m/min、工作台C轴 360°、主轴B轴摆动-10°～+110°(或工作台4轴摆动)。国外可供参考产品有瑞士Willemin-Macodel公司W系列五轴精密加工中心。(4)五轴立式加工中心(主轴4、B轴摆动)。主要用于飞机机体整体框架、壁板、梁等零件的加工。主要参数：工作台宽度700～900mm、长度 1500～4000mm、主轴转速6000r/min或12000r/min、主轴功率22～30kW、A/B轴摆动角度±25°～±30°。国外可供参考产品有美国Cincinnati Lamb公司V5系列五轴立式加工中心、意大利Sachman Rambau.dj公司Ranmlatic系列五轴立式加工中心。(5)五轴龙门加工中心(主轴/4、B轴摆动)。主要用于飞机机体大型整体框架、壁板、梁等零件的加工。主要参数：工作台宽度2000～3000mm、长度3000～8000mm、其它参数同上。国外可供参考产品有法国Forest Line公司和意大利Saehman Ram-baudi公司的五轴龙门加工中心。(6)叶片加工中心。主要用于高效加工燃气轮机和发动机叶片。国外可供参考产品：瑞士Starrag公司HX 系列单主轴和多主轴叶片加工中心、意大利C.B.Ferrari公司叶片加工中心。

    (7)精密卧式加工中心。国产卧式加工中心与国外卧式加工中心的主要差距之一是机床没有温度补偿系统，精度稳定性相对较差，特别是大规格的卧式加工中心(工作1000mm以上的)。国外精密卧式加工中心的定位精度已接近坐标镗铣床的精度，如瑞士Starrag公司的STC系列和HEC系列产品、瑞士Dixi公司DHP系列产品。

    3数控铣床类重点是开发3000mm以上大规格桥式和龙门移动式五轴龙门铣床，满足航空航天工业的需要。其中关键技术之一是力矩电机驱动的双摆角铣头，目前国内机床厂大多选用从德国Cytec公司进口。高效数控专用铣床也是急需开发的，如Boehringer公司VDF315 OM-4数控曲轴高速外铣床和VDF KWl325数控曲轴内铣床、Ex-ce-llo／公司XK22.5球道保持器数控铣床等。

    4数控磨床类(1)高精度数控万能磨床。工件头架拨盘径向和端面跳动小于0.0002～0.0005mm，砂轮架具有垂直回转的B轴，4轴联动 (X、Z、C、B轴)，数控分辨率0.0001mm。国外可供参考产品有瑞士Studer公司高精度万能数控磨床、瑞士Kellenberger公司 KEL系列高精度万能数控磨床。(2)高精度阀座和中空座面复合磨床。国外可供参考产品有美国HARDINGE TRIPET公司TST系列数控精密内孔磨床、瑞典UVA公司NOMYLINE系列数控精密内孔磨床。(3)数控凸轮轴磨床。用于汽车和船用发动机凸轮轴高速精加工(采用CBN砂轮，线速度l00m/s以上，单磨头或双磨头)。国外可供参考产品有德国Studer SCHAUDT公司PF系列、德国Emag Kopp公司SN系列、德国Junker公司JUCAM系列。(4)数控曲轴磨床。用于汽车和船用发动机曲轴精加工，特别是大型数控曲轴磨床，可在一次装卡下磨削主轴颈和曲轴颈。国外可供参考产品有德国Naxos公司PMS系列数控曲轴磨床、意大利Vereco公司数控曲轴磨床。(5)五轴数控刀具磨床。目前进口较多，国内尚无生产，是急需开发的产品。可参考以下公司的产品有德国Walter公司、Saacke公司和Michael Deckel公司；瑞士Schneerberger公司等的产品。(6)数控复合磨床和数控专用磨床。如数控内外圆复合磨床、精密数控中孔座面磨床、数控油针磨床等。

    5数控齿轮加工机床类数控齿轮加工机床，国产机床的满足率很高，只有少数品种需要开发，如硬齿面齿轮的加工机床和高精度齿轮磨床(加工精度3 级)。硬齿面齿轮插齿机可参考德国Liebheer公司LFS系列，但是，国内需要量不多。高精度成形砂轮齿轮磨床，主要指加工精度稳定在3～4级的各种齿轮磨床(如美国Gleason公司、德国Niles公司、瑞士Oerlikon公司)，目前航空航天工业、船舶工业进口较多。6电加工机床类国产中低梢电加工机床基本上可满足国内市场的需求，特别是瑞士阿奇夏米尔公司、日本沙迪克公司和三菱机电公司等在中国创建的独资企业投产后，使中国产的中低档电加T 机床达到世界水平，部分已出口国外。目前进口的主要是精密慢走丝线切割机床和精密电加工成型机，多数从瑞士阿奇夏米尔公司进口，如精密慢走丝线切割机床，加工形状精度为0.003～0.005mm，表面粗糙度Ra0.1μm，机床具有浸水加工、双丝加工细丝加工、拐角自动控制、超精加工回路以及专家系统等功能。

    7重型数控机床类大型数控机床的需求量越来越大，产品种类和型号也越来越多。如加工在直径2m以上的数控重型卧式车床、加工直径在10m以上的双柱及直径16m以上的单柱数控重型立式年床、加工宽度超过2m的各种数控龙门加工机床、磨削直径超过16m的数控重型轧辊磨床和磨削宽度超过2m的导轨磨床、镗杆直径大于220mm的数控重型落地铣镗床、以及公称压力超过10000kN的各种数控重型压力机、折弯宽度在10m以上的折弯机等。我国在重型机床方面具有较强的能力，有一批在世界上也举足轻重的大型重型机床厂，基本上能满足大部分国内市场的需要。目前急需开发的是航空工业需要的工作台宽度3m 以上的数控五轴桥式和龙门式高速铣床、船舶工业大型柴油机制造用的工作台宽度7m左右的超重型龙门移动式或工作台移动式龙门镗铣床等产品。

    8数控成形机床类数控成形机床分为冲压和锻造两种，它们都是具有省材料、效率高、可一次成型等众多优点的加工设备，使用的范围越来越广，市场需求量越来越大。在“重大专项”中，急需开发的成形机床是精密、高效、大型等高档数控成形机床。其主要产品有数控机械压力机、数控油压机、数控多工位压力机、数控回转头及复合冲压机、数控折弯机、数控剪扳机、数控精密高速冲床、各种板材加工自动生产线和数控激光切割机等。除了中小型普通压力机以外，需求量较多的数控压力机是公称压力在6000～25000kN之间，并可以进入自动加工线的各种压力机；需求较多的数控精密高速冲床的冲孔速度是 600～1500次/min、冲孔精度好于0.05mm等。使用高档数控成形机床的行业主要集中在航空航天、兵器、电力、船舶、汽车等行业。

    三、“重大专项”所需机床装备的特点

    国家“重大专项”所需的重点和关键机侏设备基本上都属于高档数控机床产品。本次调研的几个“重大专项”重点行业部门，虽然各行业需要的机床设备的重点各有不同，但是这些机床装备有着共同的技术特点。归纳起来，主要有以下几点：

    1新技术、新材料、新工艺的广泛应用新技术、新材料、新工艺的广泛应用，对加工制造这些产品的机床装备提出了更高的要求。机床行业应尽快适应这种由丁技术进步带来变化的要求，要研究用户由于采用新技术给机床性能提出的新要求；采用新材料对机床的加工方法和刀具的新要求；采用新工艺对机床结构的新要求等。如飞机制造就是非常典型的例子，由于要求飞机性能的提高，采用新的复合材料(如碳纤维)代替铝合金或钛合金材料，特别是军用飞机使用复合材料的比重在迅速增加，复合材料不仅减轻了飞机的重量，防止雷达的发现，而且其各种物理性能比合金更好，使飞机的件能大幅度提高。复合材料与金属材料的加工方法完全不同，使得机床结构、刀具、加工工艺等都要适应这种变化。

    2大规格、大尺寸、大吨位数控机床的需求增多近几年，各类机床向大规格化发展成为突出特点。“重大专项”中所需高档数控机床的规格越来越大型化。需要的大型数控金切机床中，数控重型卧式车床的加工直径达到5m，数控重型立式车床的加工直径超过16m，数控龙门镗铣床的加工宽度超过5m，数控镗床镗杆主轴直径达到320mm，立式和卧式加工中心的工作台尺寸超过lm的越来越多；需要的大型锻压机械巾，数控折弯机的折弯长度达到12m，数控机械压力机公称压力达到5000t，数控液压机的公称压力达到l万t。除了大型加工中心以外，我国在重型机床生产中具有一定优势，如数控重型卧式和立式车床基本上可以满足国内需要，各种数控龙门式机床产量逐年增加，国内约几十家机床厂能够生产。数控机床的大规格化主要是市场需求推动的结果。如发电设备：火电机组超过60万kW、水电机组达到70万kW、核电机组超过100万kW，这些发电机组的转子加工需要数控重型卧车，定子的加工需要数控重型立车、数控重型铣镗床等；大型客机、船舶等加工制造需要大量数控龙门镗铣床、龙门五轴联动加工中心等。

    3复合化、柔性化和多轴联动等功能要求普遍为了加工复杂零部件，提高制造精度和效率，对数控机床提出要具有多功能复合化、柔性化和多轴联动加工的要求。(1)复合化。如加工中心通过多种功能的组合，完成车、铣、钻、镗、铰、攻丝等功能。这样减少了装夹次数，提高了加工精度和生产效率。此外，还可以在同一台机床上实现机械加工、激光加工、光学加工等不同工种的加工。机床的复合化不仅可以提高加工精度和保证精度的一致性，有利于进一步提高加工质量，而且实现复合化后，可以节省加工的辅助时问，提高加工效率。

    (2)柔性化。为了提高生产过程的自动化和柔性，对数控机床的智能化程度提出了更高的要求。机床的柔性化关键在于复杂的结构设计和软件控制技术，使机床具备更多的柔性功能和优化功能。同时，在网络技术的支持下，使数控机床不但能进线，而且能进网，达到具有远程控制、远程诊断、远程编程、远程维护和远程服务等功能。随着机床柔性化水平的提高，数控机床将进一步发展成为一种智能型的加工工具。(3)多轴联动。本次调研的所有行业部门，几乎都提出需要五轴联动数控机床，尤其是航空、船舶、发电、兵器、汽车等行业需要多轴联动数控机床很多。其中使用多轴联动加工各种叶片、叶轮最为典型。

    4高精度、高速度、高效率等特点突出高精度、高速度、高效率是数控机床长期的发展方向，使用数控机床的丰要目的，除了完成普通机床不能完成的功能以外，就是为了提高加工精度和生产效率。(1)高精度。提高加工精度是现代制造业对数控机床的普遍要求，高精度是体现数控机床的主要技术指标，也是机床生产厂家追求的重要目标之一。(2)高速度。主要是提高数控机床的主轴转速、快速进给、加速度，缩短换刀时间等。为此，各国都在大力发展高速电主轴、磁悬浮主轴、直线电机、高速滚动部件、高速控制和伺服驱动等技术。要求数控机床高速度加工最典型行业是飞机制造业和模具加工业等。(3)高效率。提高加上效率是所有用户都追求的目标，提高效率有多种渠道。首先，提高切削效率：如金切机床提高主轴转速和进给速度、大功率强力切削等；其次，提高自动化程度：如采用自动化生产线(包括FMC、FML、FMS等)，缩短加工辅助时间(包括提高快速移动速度、缩短换刀、装夹工件、物流系统和上下料的时间等)。各行业根据不同需要选用不同的方法，如飞机制造业多采用高速加工，汽车制造业多采用自动化生产线等。

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