北京机床所精密机电有限公司μ1000立式加工中心的优势与应用

全新结构和高性能的立式加工中心μ1000系列机型产品是北京机床所精密机电有限公司在分析国内外立式加工中心主流产品规格参数的基础上,并结合我国市场的需求研制出来的,充分体现了数控机床的高速、高精度、高品质、高稳定性技术发展方向,具有较高的性价比。μ1000系列立式加工中心其机型有:1000-3V、μ1000-5V,μ1000系列立式加工中心外形如图2-32所示。工件一次装夹后,可完成铣、镗、铰、攻螺纹和轮廓的粗、精加工,其中μ1000-5V可实现五面加工。它适用于叶片、叶轮、模具、航空航天、兵器、船舶等各种复杂曲面零件的加工,能满足中、小型箱体零件和空间曲面多品种的加工需要。定位精度均达到微米级水平。

图2-32 μ1000系列立式加工中心外形

工作台台面尺寸为500mm×1200mm;X、Y、Z行程分别为1000mm、560mm、550mm;主轴功率为18.5kW/22kW,主轴转速为15000r/min,BT40刀柄;ATC(自动换刀装置)换刀时间为1.5s,最大刀具重量为7kg,刀库容量24把;X、Y、Z快移速度分别为48m/min、48m/min、36m/min;全闭环情况下定位精度≤0.008mm,重复定位精度≤0.004mm。作为系列产品和选用配置,五轴联动控制时,其工作台台面尺寸为ϕ500mm,X、Y、Z行程分别为500mm、500mm、415mm;主轴转速为12000r/min与20000r/min任选,刀柄可选择HSKA63。

μ1000高速加工中心有以下特点:

(1)整机静态、动态刚性高 采用有限元分析实现结构优化设计,机床整体布局不同于传统结构,按定梁顶置滑枕式的结构进行了机床整机和部件的设计,如图2-33所示。这种布局结构的优点是:床身立柱分体,且主要构件均呈箱形结构,加工时不易变形,加工工艺性好;结合面较大,基础稳固,主轴悬伸小,整体结构刚度高;左右完全对称式设计,主轴X向热平衡较好;Y向悬伸小,热变形影响小;X、Y、Z轴移动部件轻,加速性好;构件结构稳固易于保证导轨运动精度,精度稳定性好。其床身、立柱、工作台、滑座、主轴箱等均采用高强度铸铁并配置合理的加强肋结构。床身采用三点支承,刚性和精度保持性好。

(2)全面高速化和高刚度 全面高速化包括具有较高的快移速度(48m/min)、高的切削进给速度(30m/min),最大的加速度(0.9g),高的主轴转速(12000～20000r/min)以及高的换刀速度(1.5s)。主轴电动机选用FANUC的αBi系列内装电动机,具有低速绕组和高速绕组。当低速绕组额定转速在1500r/min以下时,恒转矩达118N·m。转速至4000r/min时,仍有36～44N·m的较大转矩输出。在高速绕组下,即转速为20000r/min时,有8.8～11N·m的转矩输出。恒功率、恒转矩范围宽,可实现低速大转矩切削和高速加工。

(www.xing528.com)

图2-33 机床布局结构

(3)高速度、高精度、高稳定性的进给传动系统X轴配置在立柱上,工作台只有Y方向运动,消除了传统结构工作台沿X轴移动的直线度公差,主轴中心贴近滑座导轨面,大幅度降低主轴抬头、低头现象,使相关几何精度全面提升。

机床X、Y、Z轴采用进口精密滚柱直线导轨和大导程滚珠丝杠副,导轨面采用人工刮研,并配有Heidenhain直线光栅尺实现全闭环控制,实现高精度定位。

(4)高速度、高精度内装式电主轴单元 主轴轴承、油气润滑装置、松拉刀机构、转子、定子、定向装置等均采用进口部件;主轴锥孔为BT40与HSKA63两种形式,实现了主轴锥孔与刀柄结合面通过变形合为一体,提高了主轴加工刚度。主轴动平衡等级为G0.4,并配有进口恒温冷却系统,在高转速下实现了高速低温升,具有优良的回转精度及动、静刚度。

(5)快速可靠的自动换刀装置 换刀装置与主机分离,消除了换刀过程中对机床的冲击振动。换刀装置与国外著名专业厂联合开发,换刀动作准确可靠,换刀时间为1.5s。

(6)主轴热补偿功能与空间误差补偿功能 与日本FANUC合作对高速状态下主轴热伸长及X、Y平面误差进行实时补偿,大幅度提高了机床几何、定位和加工精度。

(7)标准配置FANUC数控系统 功能先进,性能可靠,低故障率,完善的机床电器柜。配有热交换系统,密封性、防尘性优良。