重型数控机床的发展与展望

中捷机床有限公司　高明明

重型数控机床的发展与展望

中捷机床有限公司高明明

和煦的清风吹拂着初春的上海，CCMT2016第九届中国数控机床展览会，于2016年4月11日-4月15日在上海新国际博览中心如约举行。本届展会以“新环境·新格局·新作为”为主题，是在“十三五”开局之年举办的一次机床展览盛会。共有来自中国、德国、美国、日本、意大利、瑞士、英国、韩国、中国台湾地区等20多个国家和地区的1100余家机床工具企业参展，其中境外展商近400家，展出面积占总面积的比例近40%。德国、美国、瑞士、意大利、韩国、西班牙、日本、捷克和台湾地区等9个国家和地区的机床协会和贸促机构也组团参展。展会展示了国内企业在新环境下取得的丰硕成果，为我国机床制造业带来了新的空气，也为制造商和用户之间搭建了良好的交流平台。

目前，中国国民经济正处于转型升级的关键阶段，航空航天、国防军工、能源、轨道交通、船舶、工程机械等行业均需要大量的中高端重型、超重型机床，为我国重型机床行业的可持续发展提供了巨大市场空间，为转型升级带来了发展机遇，国内制造业将进入新的发展期。近几年来，在国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项的牵引下，相继研制出了一大批具有自主知识产权的中高档数控重型机床，除少数高档高精密重型机床产品国内尚不能生产外，已基本能满足市场需要，且产品的技术水平已经接近或达到了国际先进水平。因此，国内重型机床已经初步具备了与国际先进产品水平竞争的基础和条件。本次展会的重大型数控机床产品在外观、性能和精度上都有了显著的提高，科技感十足，充分体现了本次展会的主题。

一、部分典型展品

1.重型数控车床

浙江日发纽兰德机床有限责任公司展出了RNCK5316数控立车，具备车、铣、磨功能，可以完成车内孔、外圆端面、磨削内孔、外圆面、磨削锥面、内外圆弧面加工，并能够通过三轴三联动方式完成铣削曲面、镗孔、圆周钻铰孔、攻丝等功能；一次装夹可完成车、铣、钻等粗、精加工，是中大型精密零件加工必备的加工设备。其最大车削直径1600mm，工作台直径125mm，最大车削高度1000mm，加高车削高度1600mm，最大工作台载重12000kg。工作台回转使用具有专利的预负荷和高转速油润技术的大型交叉圆锥滚柱轴承，确保高效性载荷能力，并且增加了刚性和精度；最大转速为650r/min，主电机功率60kW，工作台最大扭矩20000N·m；X轴行程-100～1500mm， Z轴行程800mm，横梁升降行程600mm，X、Z轴快移速度12000mm/min，最大进给速度为5000mm/min。采用双头丝杠驱动两侧的蜗轮-蜗杆减速箱，实现横梁升降的同步。X轴导轨采用滚滑复合导轨，综合了滑动导轨的刚度、阻尼优点和线轨的高精度优点，使机床长期保持高精度和耐用性，X、Z轴定位精度0.01mm/m，重复定位精度0.005mm/m，转台最大端面跳动0.012mm，工作台径向跳动0.012mm。

图2　CKQ61100×6000数控卧车

由上海机床厂展出的CKQ61100×6000数控卧车，重在吸收国外先进技术基础上全新开发、研制的高性能高精度数控卧式机床。主要配套件均按德国标准选用世界品牌，生产过程中大量采用德国先进成熟工艺方法和手段，精心制作，体现了德国品质、中国制造的产品特征。该机床采用程序控制方式，能对轴套类、盘类零件进行圆柱面、圆锥面、圆弧面等复杂型面的切削加工，并可进行切槽、钻、扩、铰孔、各种螺纹等加工，适宜多品种、小批量、高精度零件的自动切削，也可适用于大批量加工，从而保证零件加工尺寸的一致性，提高加工质量和效率，减轻劳动强度。

其机床主要技术参数为中心高530mm，床身最大回转直径1000mm，拖板上最大回转直径650mm，最大加工长度6000mm，主轴转速范围3.5～710r/min，最大工件重量5000kg，机床外形尺寸9170×2520×2230mm，机床总功率5 5 k W，主轴连续/3 0分钟最大扭矩5000～6000N m，机床重量26t，Z向进给伺服电机扭矩36N m，X向进给伺服电机扭矩27N m，数控系统采用SIEMENS 828D，加工圆度0.005mm，尺寸精度IT6，圆柱度0.025/500mm，表面粗糙度Ra≤1.6μm。

2.落地式铣镗床

FBM3016 数控落地铣镗床是山东威达重工自行设计开发的重型数控卧式铣镗床。整机结构合理，质量稳定可靠，外形美观大方。FBM3016 数控落地铣镗床基本配置为X、Y、Z三轴联动，主电机为大功率伺服电机，可进行铣削、攻丝和各种曲面加工。机床有多种固定循环，如端铣、钻孔、钻台阶孔、锪孔等供用户自主选择。机床换刀、加工均由预设程序自动控制，且换刀过程中 配置主轴中心吹气，以保持刀柄和锥孔的清洁度。机床的自动化程度高、适应面广，可在一次装夹中完成多种工序粗、精加工，广泛适用于航空航天、军工、模具、汽车、内燃机、纺织机械、化工、石油、电子等行业的机械加工。该机床主要技术参数为工作台面积3000×1600mm，工作台大型槽宽度为36mm，T型槽数量为6，工作台最大承载（均载）50000kg，纵向行程（X）3000mm，溜板垂向行程（Y）1600mm，滑枕铣头横向行程（Z）800mm，主轴端面至工作台中心距离500～1300mm，主轴端头规格BT50，主轴转速0～4000r/min，进给速度X、Y、Z轴1～5000mm / min，快速移动范围X/Z轴1～8000、Y轴1～6000，主电机功率（连续/S6-60%）30/37kW，X向进给电机功率7kW，Y向进给电机功率7kW，Z向进给电机功率4kW机床外形7500×6000×4500mm。

图3　FBM3016 数控落地铣镗床

图4　MAR-500H卧式加工中心

3.卧式加工中心

MAR-500H卧式加工中心是由北京北一机床股份有限公司展出的，其优势亮点在于高速度、高精度、超强力、高环保性，节省能耗、工作环境更加舒适，Hi-Cut 功能可以实现高速切削拐角时不会产生塌角；采用坐标镗床式及有限元分析方法设计的高刚性及高稳定性床身，厚壁工作台结构具有高防震性能；可长时间稳定加工：抑制热变形，防止热源生成（切削和冷却液）其主要技术参数为X轴行程（立柱左右移动）700mm，Y轴行程（主轴头上下移动）800mm，Z轴行程（工作台前后移动）700mm ，托板尺寸500 × 500mm；分度角度1°，最大承载工件尺寸 Φ800×900mm，最大承载重量 800kg，主轴转速50～5，000r/min ，快速进给速度（X，Y，Z）40m/min ，切削进给速度（X，Y，Z）0.001～40m/min ，主轴电机 （VAC）20/15 kW （10分钟/连续），刀柄型式 BT50 ，定位精度±0.004mm/全行程，重复定位精度±0.0015mm，数控装置 OSP-SUITE 。

4.大型龙门加工中心

纽威数控设备（苏州）有限公司展出的PM1630HA型龙门加工中心主要适用于航空、航天、汽车、军工、能源、信息、模具等行业的零件加工，以加工黑色和有色金属中小型复杂零件为对象，具有高速、高精度、高柔性、环保等特点，其性能指标提供精指标完全符合国家标准，产品经模块化设计，可以按市场需求进行产品系列化制造，其良好性能价格比是国内外客户的最佳选择。其主要技术参数为，工作台行程（X轴）3200mm，滑鞍行程（Y轴）2300+400mm（换刀行程），主轴箱行程（Z轴）1000mm，主轴端面到工作台面距离200～1200mm，两立柱之间距离2300mm，工作台尺寸1600×3000mm，工作台承重10000kg，T型槽尺寸22×11（宽×个数），刀柄规格BT50，拉钉规格P50T-1（MAS403），转数范围40～6000r/min，最大输出扭矩770/910N.m，主轴电机功率400×400mm，削进给速度范围10/10/10m/min，X、Y、Z轴快移速度20/18/15m/min，机床外形尺寸8500×5500×5400mm，主机重量32000kg。

图6　YHMC-GB6555SF5桥式五轴加工中心

5.桥式五轴加工中心

山东永华机械有限公司展出的YHMC-GB6555SF5桥式五轴加工中心，是针对于大型特种材料工件高精密加工的先进设备，与德国ROTTLER公司合作设计制造的高性能五轴桥式龙门加工中心，可广泛应用于航空航天、模具制造、船舶发动机等行业的大中型复杂零部件的加工要求。“拱形散射”筋板的横梁结构，实现高刚性大跨距横梁的轻量化，有效控制了大跨距横梁的静、动态变形异况；两侧立柱墙板主体材质选用矿物铸造材料，提高机床刚性、抗震性，降低机床热变形，提升机床的精度保持性、可靠性。Z轴采用滚动导轨块结构，有效提升Z轴的快速进给，优化了滑枕的抗震性、切削刚性，保证了对于冷硬模具钢、钛合金等特殊材料的硬铣削时工件的高精度、高光洁度。双驱同步控制技术实现高加速度情况下运动的平稳性。可搭配多种数控系统。其主要技术参数为工作台尺寸（宽×长）4000mm×6000mm，两立柱间距（不包括内部的金属板）5500mm，主轴鼻端至工作台距离200～1700mm，T型槽宽度28mm，T型槽间距250 mm工作台最大承重5000kg/m²，X轴行程16500 mm，X轴进给速率10～20000mm/min，X轴快移速度20000mm/min，Y轴行程4000mm，Y轴进给速率10-20000mm/min，Y轴快移速度20000mm/min，Z轴行程1000mm，Z轴进给速率10～20000mm/min，Z轴快移速度20000mm/min，主轴箱尺寸600mm×600mm，主电机功率60kW，主轴转速12000r/min，最大输出扭矩344N m，C轴速率60r/min，C轴转动角度±360°，A轴速率60rpm，A轴转动角度±105°，主轴型式HSKA100，X轴定位精度（闭环）：0.06mm/全行程，Y轴定位精度（闭环）：0.04mm/全行程，Z轴定位精度（闭环）：0.02mm/全行程，C轴定位精度（闭环）±3＂，A轴定位精度（闭环）±5＂，X轴重复定位精度（闭环）：0.012mm，Y轴重复定位精度（闭环）0.012mm，Z轴：重复定位精度（闭环）0.012mm。

二、重型机床行业现状及发展方向

我国重型机床行业经过近十年的高速发展，无论是生产能力还是产品技术水平都取得了长足进步。但是，从本届展会总体上来看，我国重型机床产品水平距国际先进水平还有很大差距，还处于国际分工和产业链的中低端。由于中高档重型机床产品的市场竞争力不强，目前还无法与国际先进产品相抗衡。国产重型机床与国际先进产品的差距主要体现在：机床可靠性、稳定性不高，整体机床制造工艺水平与质量有欠缺，核心运行部件的技术水平有待提升，以及全面解决方案的能力不足等方面，这已成为国产重型机床产品在市场竞争中长期处于被动地位的主要原因之一。

加强创新能力建设，提高市场竞争能力是促进重型机床行业发展的有效途径，具体内容体现在以下八个方面：

（1）尽快建立起以企业为主体、产学研用紧密结合的技术创新体系。依据我国国情，充分发挥企业作为创新主体的作用，以有利于整合各方资源和调动科研人员积极性为出发点，探索构建适合我国国情的重型机床行业研发机构或院所，建立完备的重型机床研发创新和试验检测体系。要鼓励企业加大创新投入，尽快改变目前我国重型机床行业技术研发能力较弱或缺失的现状。

（2）企业要向差异化、特性化、定制化方向发展。企业要依据自身的特点，在产品结构对市场的适应性和产品质量上下真功夫，制定出符合市场结构的发展战略和方向，要有所为有所不为，要专心做精益、特色产品，形成差异化的发展格局，实现可持续发展。

（3）通过市场实现资源的优化配置。国家或行业应采取必要措施和制定相关的政策法规及市场规则，建立起良性的社会信用体系，打造公平竞争平台，构建起我国良好的市场经济和秩序。可按照国际通行惯例，建立“企业黑名单”制度，让恶性竞争者、损害消费者权益的行为无生存的土壤和空间。

（4）全面提高中高档重型机床的可靠性、稳定性。这是一项系统性工程，涉及到研发、试验、设计、制造、装配、外购配套件、材料、服务、用户等企业内外的众多环节。企业首先要以市场为出发点，加大企业自主创新投入力度，构建完备的研发创新、试验、检测体系，从影响机床的可靠性、稳定性的因素入手，加强对基础技术的试验和研究，致力于对关键核心技术的 “瓶颈”取得突破。

（5）提高为用户提供成套解决方案的能力。进入新世纪后，企业不仅要做出高品质的重型机床，同时还要具备为用户提供成套解决方案服务的能力。它涵盖了用户的加工工艺、刀具的选用、夹具、软件编程、测量检测、装备维护与使用、远程诊断等诸多内容。提高以整体解决方案服务能力为特征的全方位优质服务，已成为我国重型机床行业发展的必然趋势。

（6）着力推动传统加工制造向价值链的高端延伸。实现制造业从低端向高端转型升级主要有两条途径，一是向全球制造产业链的高端，即向高附加值、高技术含量的装备产业和新兴产业发展；二是制造业的产业链升级，是依托已有的装备制造业基础，推动传统加工制造向价值链的高端延伸。

（7）加强人才队伍建设。要积极培养一大批高素质的一线工程技术人员和产业技术工人队伍。首先，要在观念上倡导尊重产业技术人员和技术工人的社会氛围。同时，要努力改变目前产业一线员工的现状，提高其社会地位和待遇，完善社会保障体系，保证产业一线员工能够得到体面的生活。这将有助于我国装备制造业再造质量型的人口红利优势。

三、结语

重型机床行业产值在近三年连续大幅下降，面临的形势不容乐观。当前面对的困难不是单纯的市场需求畏缩，而是要进行转型升级、产品结构调整，尽快摆脱产能过剩的被动局面。

从国内外市场需求特点可以看出，今后市场将围绕高档数控机床竞争，世界各国都在转型升级，以先进技术再造装备制造业。重型机床行业应顺应这一新趋势，强化集设计开发、制造、服务、应用于一体的综合竞争能力，全面提升市场竞争力，为参与国际竞争做好充分准备，开创重型机床发展的新局面。□