数控龙门镗铣床类展品评述

沈机集团昆明机床股份有限公司 李成勇

数控龙门镗铣床类展品评述

沈机集团昆明机床股份有限公司 李成勇

2017年4月17～22日，第十五届中国国际机床展览会（CIMT2017）在北京中国国际展览中心举办，本届展会的主题是“新需求 新供给 新动力”。这一主题诠释了当前环境下世界机床工具产业所面临的挑战与机遇。新需求带来了新供给，产生新的生产动力。来自28个国家和地区的1千多家企业参展，集中展示中外企业在转型升级方面的最新成果。多家厂商展示了多种不同类型的数控龙门镗铣床，部分展品介绍如下。

一、宁波海天精工股份有限公司展出的MOUP13X16定梁高速龙门加工中心

该机床为龙门框架固定，横梁固定在龙门框架上，滑枕座在横梁上左右移动，滑枕在滑枕座上上下移动，工作台在床身上移动的数控龙门镗铣床。

该机床采用海天精工多项专利技术，融合高模态频率、高动态响应、温度补偿、加工自适应、人机工程、节能环保等高端技术，为用户呈现完美的高速切削体验。

产品适用于高硬度材料、有色金属、塑料等加工领域，广泛应用于模具、航空、航天、轨道交通、汽车、家用电器、医疗等高端制造产业。

该机床主要参数：加工范围X/ Y/Z：1600/1300/700；龙门有效跨距：1380；工作台面至主轴端面的距离：150～850；工作台尺寸（宽×长）：1300×1800；工作台负重：4吨；滑枕截面：350×350；采用kessler电主轴。 最大切削速度X/Y/ Z(m/min)：20/20/20；快速移动速度X/Y/Z(m/min)：20/24/24。

该机床标准配置：西门子840DSL数控系统; kessler电主轴；主轴恒温冷却系统；气动、液压、集中润滑系统；机床带顶全防护；机床自动排屑装置；刀具冷却系统；工件清洁气枪；三色灯、照明灯； 以太网功能；全闭环光栅尺；标准附件及相关文件；常用维修工具。为了满足不同用户的需求，还可以对机床选择不同的配置：数控系统：海德汉iTNC640；20/24把无机械手刀库（HSK-A63）；主轴中心出水； 主轴环喷冷却； 数控回转工作台（第四轴）；电柜空调；工件自动检测装置；刀具自动检测装置；机外链板排屑装置；油水分离装置；油雾收集器；刀具油雾润滑；工件清洗水枪；2D/3D图形模拟功能；断电重力轴提升功能。

二、山东永华桥式龙门CB8550BF5五轴加工中心

该桥式龙门机床兼具高速度、大扭矩、高精度均衡加工性能，采用对称结构设计，确保加工运行的稳定性，主要用于大型模具制造、铝合金加工，特别适用于零件本身重量大，工件长度较长的的各种空间曲面，连续曲面的高精度、高速度铣削。机床可完成五轴联动曲面加工、刚性攻丝。

该机床总体结构为工作台落地固定，高架桥式床身分别置于工作台两侧，横梁沿高架床身前后运动（X轴）；运动横梁上配备横向滑板及垂直滑枕，横向滑板在横梁上左右运动（Y轴）；垂直滑枕在横向滑板上沿竖直导轨上下运动（Z轴）。

主要结构件高架桥式床身采用矿物质材料浇铸成型，吸振性能是铸铁的10倍以上，大幅度地减少了加工振动，保证获得最佳的表面加工质量。矿物铸件具有低热导率特性，使机床降低受热变形的速度，从而获得更高的加工精度。横梁、横向滑板及垂直滑枕采用精密钢板焊接技术制造，提升机床结构刚性，降低挠度变形。在保证高刚性低挠性变形的基础上，降低了重量，保证机床的高速运行，X/Y轴快速移动速度可达到60m/min。高架桥式床身、横梁、横向滑板、垂直滑枕形成整体框架式结构。横梁、横梁滑板、垂直滑枕形成箱中箱式结构，保证了各个方向切削的刚性及热变形的对称性，减少热变形对机床精度的影响，使机床在连续换向加工过程中保持一定的切削性能及稳定的加工精度，提高机床的精度保持性。垂直滑枕截面600×600mm，确保滑枕在大悬伸状况下，仍可保持较强的切削刚性。机床配置铣头头库和自动换头系统，通过拉爪机构完成铣头的自动更换，实现大扭矩切削模式和高速精密切削模式的快速切换。

X/Y轴各配4条滚柱型线性导轨，各配置2套伺服电机，双边电子消隙同步驱动，保持高速运动的一致性，且均配置高精度光栅反馈系统，具有更大的动静态承载力和更强的运动抗振性能。

主轴采用恒温水冷却，确保主轴精度。机床配置自动换刀库及换头库，刀库、头库位于后方工作台上，刀库可容纳60把刀具，头库可容纳3个附件头。

控制系统配置西门子840DSL+PCU50系统，硬盘最大存储容量40GB，可实现以太网、MPI和PROFIBUS DP等多种通讯模式；电气动力回路，均有过流、短路保护，机床动作功能互锁，保障人身设备安全。机床性能、安全、环保等内容符合德国机床相关技术标准要求。

该机床的主要技术参数：工作台尺寸（宽×长）：3500x9000mm；两立柱间距离：5000mm； 工作台最大承重：5000kg/m2； 加工范围X/Y/Z：8500/4000/1500； 快速移动速度X/Y/Z（m/min）：28/28/20；最快进给速度X/Y/Z（m/min）：20/20/15.此类机床采用成熟的模块化、系列化设计，工作台宽度可由1500～3500mm，门宽由3100～5000mm，X轴行程由3000～10000mm，Y轴行程由2300～4000mm，Z轴行程由1000～1500，X/Y轴快速移动速度由30m/min～60m/min，Z轴快速移动速度由20m/min～40m/min,。通过模块化、系列化设计，以满足市场上不同用户的需求。

三、北一机床的XKA2525五轴联动横梁移动式龙门机床

该机床为桥式龙门结构，有些优点：⑴采用西门子直接驱动器，提高机床的动态性能及精度；⑵轻量化设计，全新的龙门框架设计，所有大件均采用焊接结构，使机床运动更敏捷、更轻便、更精确；⑶平面地基上安装机床，无需考虑地坑（排屑器、电缆沟槽深度不超过400，水箱根据情况可能少量加深）；⑷尽量小的占地面积和尽量大的加工范围。

更有一些技术亮点：⑴无接触传动，传动间无磨损；⑵结构简洁，体积紧凑；⑶在理论上行程不受任何限制，其性能不会因为其行程的改变而受到影响；⑷进给速度范围宽，可实现每秒几微米到数米的调速，适应广泛的加工对象；⑸仅保留起支撑作用的直线导轨或气浮轴承，运行平稳，无机械变速传动环节；⑹尽可能地减少影响精度的中间环节，精度和重复精度高；⑺部件简化，运动时无机械接触，从而大大降低了零部件的磨损，使维修简单，使用寿命长。

此机床的技术参数： 工作台尺寸（BXL）：2500X（500/档）；工作台承重：2500kg/m2； 两立柱间距离：3180； 加工范围X/Y/Z：L+200/B/1000；直线轴的最大切削进给速度30m/min；直线轴的最大快速移动速度60m/min；最大加速度可达到0.8G。此外，还可为用户量身定做配置：配置自动换刀系统： 配置全封闭防护，空气循环过滤系统；配置主轴中心出水；配置清洗水、气枪； 配置刀具检测、工件在线测量； 配置数控回转工作台。

四、山东威达GMB2040u数控龙门五面镗铣床

该机床适用于汽车、船舶、印刷、包装、军工、模具等各种机械加工领域，具有以下性能特点： 最新的机型结构，模块化结构设计，拥有较高的机床刚性； X、Y、Z轴均采用重载直线滚动导轨； 三轴配置德国阿尔法精密行星减速机及全闭环光栅尺测量；三轴独立润滑油回收系统；横梁垂直正交直线导轨与滑动硬轨的“线—硬”结合形式； 方滑枕“垂直正交”滚柱导轨及“十滑块”加密结构，稳定性高； 滑枕两侧对称布置平衡油缸，Z轴响应速度快； 主传动配置ZF两档齿轮变速机构，输出扭矩大；全自动交换铣头，自动5°分度，齿牙盘定位，分度精度可达到±3s；可对三维空间的平面、曲面、平行孔系、正交孔系等进行高精度的切削，完成铣削、镗削、钻削（钻、扩、铰）、攻螺纹、锪削等工序，实现完全的五面体加工； 多头仓自动交换系统，可选直角铣头、万向洗头、延伸铣头及窄延伸铣头； 配置圆盘式或链式刀库，可选配链式立卧转换刀库，实现立卧换刀，提高加工效率； 选配螺旋或链板式排屑器，选配2MPa、5MPa、7MPa高压主轴中心出水系统； 选配自动刀具测量系统、自动工件测量系统。

此机床的主要技术参数：工作台尺寸（宽×长）：2000×4000；工作台承重：12000kg； 两立柱间距离：2600； 加工范围X/Y/Z行程：4200/2800/1000； X/Y/Z轴的切削进给速度（mm/min）：1-10000/1-10000/1-10000； X/Y/Z轴的快速移动速度（mm/min）:12000/12000/10000；主轴转速（r/min）:10-3000； 主轴电机功率（连续/S6-60%）：18.5 kW /22 kW； 主轴锥孔：BT50，主轴最大输出扭矩：560N m； 定位精度X/Y/Z：0.032 / 0 .028 / 0.022，重复定位精度X/Y/Z：0.018 / 0.016 / 0.010； 数控系统：FANUC Oi-MF，总控制轴线为3轴； 铣头夹紧采用油压控制方式。

五、武汉重型机床集团有限公司的XHGW2420X40/15X12

本产品是一种高效、高精度、高动态响应、高刚度的先进设备，可配附件铣头，在工件一次装夹下完成内外五个面的镗、铣、钻、铰孔、攻丝等加工工序。可实现三轴联动，实现轮廓铣削。机床采用龙门布局，X轴采用高精度高刚度、重载滚柱直线导轨，Y、Z轴导轨采用软带滑动导轨或重载滚柱直线导轨。X、Y、Z轴采用预载滚珠丝杠驱动。 Z、Y、Z进给轴可选配海德汉光栅尺，实现检测闭环控制。机床具有刀具内外冷却、自动刀库、机内对刀、工件测量、数控摆角头等选配功能。

该机床的主要技术参数：工作台尺寸（宽X长）：2000x4000mm；工作台承重：4t/m2；龙门间距：2700mm；主轴端面到工作台面最大距离：1500mm；滑枕垂直行程：1250mm；主电机功率：37kW，主轴额定最大扭矩：1293N m； 工作台最大进给速度8m/min，工作台快速移动速度：15m/min。

六、尼古拉斯克雷亚的FOX龙门工作台移动式铣床

FOX机型代表了一个龙门机床的新概念，它完美的结合了龙门传统的粗加工能力、加工效率、加工精度三位一体。它最大的特点，是在Z轴滑枕部分，采用了独特的温控系统。同时，其滑枕采用全对称设计，使其在温度变化时，几何结构更稳定。Z向轴采用水冷式摩擦导轨，具有良好的减振性，在滑枕最低位时，仍能保持最佳性能。滑枕稳定的机械结构，且在滑枕中采用循环冷却的摩擦导轨，在高转速下，具有超强的切削性能，保证加工的一致性。该机床立柱截面尺寸为1100mm×1100mm，内填充了混凝土，大大加大的机床的抗震性。

该系列机床的主要技术参数：工作台宽度：2000-2500，工作台长度：3500-4500-5500-6500-7500-8500；工作台承重：15～25t；加工范围X/Y/Z：3000-4000-5000-6000-7000-8000/3000-3750-4250/1000-1500；两立柱间距：2500-3250-3750；主轴到工作台的最大距离：1500；6 X/Y/Z各轴的快速进给速度：25m/min；主轴最高转速：6000r/min，主电机功率：37kW；最大扭矩：1375N m。

七、发那数控FA2215HG高速高精度定梁龙门镗铣床

该机床采用伺服电机经联轴器直驱方式，具有高速度、高精度和平滑进给运动等特性，优化了传动定梁数控龙门铣床的结构，提升了设备床身的稳定性及精度保持性；选用进口高精度直线导轨来保证机床的几何精度（X/Y向均采用2根55滚柱型线轨，Z向均采用4根55滚柱型线轨），采用丝杠螺母油冷冷却来控制温升对机床精度的影响，确保机床长期的精度稳定性；机床选用大扭矩、高转速、高精度的进口电主轴，采用全封闭防护保证操作人员的安全；控制系统上配置高精度模具功能包，具有网络传输接口；可选全闭环光栅尺检测系统、激光对刀仪系统、在线工件检测系统等辅助功能来提供机床实际加工精度和效率。

机床的主要技术参数：工作台尺寸（宽×长）：1200×2000mm；工作台承重：6000kg； 加工范围X/ Y/Z：2000 / 1500 / 900；两立柱间距：1500mm；主轴到工作台的最大距离：1000mm；6 X/Y/Z各轴的快速进给速度：6m/min； 主轴最高转速：20000r/min，主电机功率：20.5kW；定位精度：±0.005mm，重复定位精度：±0.003mm。

八、 新日本工机株式会社的NoeV-5龙门加工机床

该机床是以高性价比主力机型RB系列机床为基础，开发最新型大幅提升切削能力的龙门加工机床，其具有以下特点：

（1） 可实现强力切削的主轴构造。主轴直径为φ100mm；主轴功率为44/60（连续/30分钟），主轴扭矩为1200N m/1306 N m（连续/10分钟）；重心驱动的高刚性方滑枕，提高了Z轴的精度；主轴前端采用套筒，避免干涉。

（2）针对热变形的控制技术。立柱采取热容量对称设计，最大程度减少由于发热而对机床精度产生的影响，驱动机构（X、Y、Z）的滚珠丝杠螺母采用冷却结构，Z轴配置有热变形补偿功能。

（3 ）loT对应技术、具有防撞功能。通过智能PC对应loT、防干涉功能、简易刀具检测功能，实现运动部件的防撞功能。

该机床主要技术参数：工作台尺寸（宽×长）：2500×5000mm；工作台承重：2 5 0 0 0 k g；加工范围X/Y/Z/W：52500 / 3700 /8 0 0/1 2 0 0； 两立柱间距：3100mm；主轴到工作台的最大距离：2050mm；X/Y/Z/W各轴的快速移动速度（m/min）：20 / 20 / 12 / 3 ； X/Y/Z/W各轴的最快进给速度（m/min）：10 / 10 / 10 / 3；主轴最高转速：5000r/min，主电机功率：44kW；控制系统为FANUC 31i。

九、龙门类机床的发展

通过对本次机床展会的了解，机床行业已经是买方市场，根据不同的用户需求，对龙门式机床可以从选型，如桥式龙门、定梁龙门、动梁龙门，机构大件的结构，导轨形式、各轴驱动方式，加工控制方式及不同的切削模式，利用分析软件，对整体机床结构进行有限元分析，为用户提供最佳的解决方案。特别在主轴上，对不同的加工需求（精加工、半精加工、粗加工），可选择高转速，低扭矩的电主轴，主电机直接驱动主轴，主电机经过不同机械传动比到主轴的机械式主轴，以及选择不同的功能附件铣头，都能为用户提供不同的解决方案。

此次展会上，智能技术被广泛的应用：无论是运动的高速度高精度的平稳控制、加工过程的可视化、自适应控制、热变形对应、安全运行，还是在简化操作、方便调整与维护保养方面，涌现多种智能技术，将机床的智能控制技术提升到前所未有的高度。且工作精度、稳定性进一步提高。在热稳定性方面，保证机床在常温环境下，长时间工作精度的一致性技术，得到越来越多企业的重视，新技术不断涌现。此外，机床几何精度的快速校准及补偿技术，直接式主轴、电主轴、直线电机、高精度光栅、高速高精度滚珠丝杠、绝对式编码器等的广泛应用，三维视图直接转换为加工程序等新软件的开发与应用，通信网络的快速发展，控制系统功能的不断完善，丰富的APP，便利的人机操作界面，工件交换，刀具交换，刀具管理与检测，机内测量，机床状态监测，以及工业机器人等技术，得到了广泛应用。

随着模具、航天、船舶等各行各业对龙门类机床的高速、高精度、高效率的需求，以及新技术的广泛应用，龙门类机床发展趋势表现为：机器人的参与，便利的可视化操作，各类复杂曲面加工程序与机床的传递，便捷的网络信息传输，从而实现车间的自动化，远程控制，并大大减少人员的参与，为客户创造最大的效益。□