北京精雕: JDGR400T精雕高速加工中心
2021-1-18 來源：北京精雕科技集團(tuán)有限公司 作者：-
隨著制造業(yè)的發(fā)展，加工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)三軸數(shù)控機(jī)床已無法滿足加工要求，尤其是產(chǎn)品加工精度要求越來越高，交貨期越來越短，人工成本也不斷增加，使得采用五軸數(shù)控機(jī)床加工變成了一個必要條件。
然而受限于國產(chǎn)五軸數(shù)控機(jī)床的加工精度不高，使得國外五軸數(shù)控機(jī)床長期壟斷精密加工領(lǐng)域，給我國制造企業(yè)帶來了一系列問題。一是，進(jìn)口五軸機(jī)床的價(jià)格高昂，增加了企業(yè)成本；二是，國外機(jī)床企業(yè)對用戶選擇性服務(wù)，無法充分發(fā)揮機(jī)床的加工能力；三是，國外機(jī)床產(chǎn)品和技術(shù)也會選擇性供應(yīng)國內(nèi)企業(yè)，限制了軍工、芯片、航空航天等戰(zhàn)略性相關(guān)零件的加工。
為了突破國外高端五軸數(shù)控機(jī)床的壟斷地位，解決精密零件加工卡脖子問題，滿足國內(nèi)市場不斷發(fā)展的需求，北京精雕研發(fā)了這款具有精雕特色的五軸聯(lián)動全閉環(huán)數(shù)控機(jī)床，使國產(chǎn)五軸數(shù)控機(jī)床的加工精度達(dá)到國際一流水平，有效解決了國產(chǎn)五軸數(shù)控機(jī)床精度不高的問題，降低了企業(yè)采購成本。
一、產(chǎn)品簡介
JDGR400T精雕高速加工中心是北京精雕科技集團(tuán)有限公司獨(dú)立自主研發(fā)的高精度一體式五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床，采用全閉環(huán)控制技術(shù)，配備新一代北京精雕JD50數(shù)控系統(tǒng)，具備“0.1µ進(jìn)給，1µ切削，納米級表面效果”的加工能力，硬材料鏡面拋光加工表面粗糙度Sa可達(dá)到5nm，典型零件的加工精度小于5µ，適用于光學(xué)模具、精密模具、精密零件及復(fù)雜五金件等產(chǎn)品的多軸定位加工和五軸聯(lián)動加工。
JDGR400T精雕高速加工中心采用經(jīng)典的定梁龍門結(jié)構(gòu)，結(jié)合具有專利技術(shù)的L型三導(dǎo)軌橫梁結(jié)構(gòu)和短懸伸機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使機(jī)床的幾何精度更加穩(wěn)定；采用北京精雕自主研發(fā)的高速同步電主軸，具有銑、磨、鉆、鏜、攻等復(fù)合加工能力；同時，采用北京精雕獨(dú)創(chuàng)的在機(jī)測量與智能修正技術(shù)，完美地實(shí)現(xiàn)了加工過程的制檢合一；還創(chuàng)新性地將DT編程技術(shù)、RTCP技術(shù)和在機(jī)測量技術(shù)集成于JD50數(shù)控系統(tǒng)和精雕CAD/CAM系統(tǒng)，確保了五軸加工工藝高效、穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)。
機(jī)床所配套的主要核心功能部件精密高速電主軸、數(shù)控系統(tǒng)、CAD/CAM軟件、高速旋轉(zhuǎn)工作臺等全部為北京精雕自主研發(fā)和生產(chǎn)，北京精雕擁有其全部知識產(chǎn)權(quán)。其中：
（1）精密高速電主軸JD150S-20-HA50采用HSK-A50刀具接口形式，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)20000r/min，主軸錐孔徑向跳動≤0.0015mm；具備銑、磨、鉆、鏜、攻等復(fù)合加工能力。
（2）數(shù)控系統(tǒng)JDNC50是符合業(yè)界主流標(biāo)準(zhǔn)的開放型數(shù)控系統(tǒng)，可與國際主流的高端數(shù)控系統(tǒng)兼容，不僅便于現(xiàn)場工藝功能的定制開發(fā)，而且便于精細(xì)加工專業(yè)功能的快速實(shí)現(xiàn)，在高速高精度加工、多軸聯(lián)動加工、在機(jī)測量和智能修正等功能方面表現(xiàn)出色，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。
（3）精雕CAD/CAM軟件JDSoft SurfMill8.0是致力于精密加工的專業(yè)CAD/CAM軟件，提供曲面設(shè)計(jì)、浮雕設(shè)計(jì)、2D/3D銑削、多軸銑削、車削、磨削等多種具有精雕特色的三維造型和多軸加工編程功能，能夠?yàn)閺?fù)雜型面的造型和加工提供有效解決方案。
（4）高速旋轉(zhuǎn)工作臺采用一體化的搖籃式結(jié)構(gòu)，直驅(qū)電機(jī)驅(qū)動，定位精度達(dá)8″，重復(fù)定位精度達(dá)5″，精度高，穩(wěn)定性強(qiáng)。
二、主要技術(shù)指標(biāo)
（1）工作臺尺寸(mm)：φ400；
（2）最大工作負(fù)重(kg)：150；
（3）X/Y/Z軸工作行程(mm)：450/680/400；
（4）A/C軸回轉(zhuǎn)角度(°)：-120～+90/360；
（5）X/Y/Z軸快速移動速度(m/min)：15/15/15；
（6）A/C軸快速旋轉(zhuǎn)速度(r/min)：30/50；
（7）X/Y/Z軸最高切削進(jìn)給速度(m/min)：10/10/10；
（8）A/C軸最高切削進(jìn)給速度(r/min)：15/25；
（9）X/Y/Z軸定位精度(mm/全行程)：0.002/0.002/0.002；
（10）A/C軸定位精度（″）：8/8；
（11）X/Y/Z軸重復(fù)定位精度(mm/全行程)：0.0018/0.0018/0.0018；
（12）A/C軸重復(fù)定位精度（″）：5/5；
（13）數(shù)控系統(tǒng)：JDNC50；
（14）主軸直徑(mm)：φ150；
（15）主軸最高轉(zhuǎn)速(r/min)：20000；
（16）刀柄型式：HSK-A50；
（17）刀庫形式：鏈?zhǔn)降稁欤C(jī)械手換刀）；
（18）刀庫容量（把）：36。
三、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
（1）對稱龍門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，綜合考慮熱平衡、機(jī)床減振和抗震能力等因素，有效應(yīng)對熱源引起的變形，具有良好的靜剛度、抗振性能和熱穩(wěn)定性。
（2）全封閉防護(hù)結(jié)構(gòu)不但可以防止切屑及油污向外飛濺，還可防止外界環(huán)境溫度波動對內(nèi)部加工產(chǎn)生擾動。
（3）倒“L”型的三導(dǎo)軌橫梁“體支撐”結(jié)構(gòu)，提高了X軸的運(yùn)動平穩(wěn)性和各向抗振性能。
（4）下沉式的機(jī)頭結(jié)構(gòu)，有效減小了機(jī)床的Z向力矩，提高了Z軸剛性，提升了機(jī)頭的抗振性能。
（5）加工區(qū)和非加工區(qū)隔離防護(hù)，減小了加工區(qū)域空間，有利于機(jī)內(nèi)油霧快速排出，可穩(wěn)定控制加工區(qū)域的溫度，減少熱變形。
（6）直驅(qū)式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)，在減小空間占用的同時可實(shí)現(xiàn)高精度、高效率加工。
（7）后側(cè)門結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)自動上下料。
四、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)
1、在機(jī)測量與智能修正
創(chuàng)新性的“在機(jī)測量與智能修正技術(shù)”解決了精密加工過程的精度不匹配問題，消除了加工過程中人工操作的誤差。傳統(tǒng)數(shù)控切削加工就是把數(shù)字模型變成實(shí)物零件的過程，在加工過程中工件的裝卡和過程檢測均需要人工參與，而人工操作過程精度過低，過程的精度不匹配，導(dǎo)致零件精度下降。同時存在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段調(diào)機(jī)時間長、需要高精度治具嚴(yán)格控制、工序中不斷增加檢驗(yàn)環(huán)節(jié)、無法預(yù)知加工過程中產(chǎn)品狀態(tài)、無法及時跳過不合格品加工、無法實(shí)現(xiàn)在線返修等一系列問題，影響了生產(chǎn)過程的自動化和智能化，造成產(chǎn)品加工周期長，成本高，并且無法保證產(chǎn)品加工品質(zhì)。人工操作不僅破壞了生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，還造成生產(chǎn)過程中的精度不匹配。
JDGR400T精雕高速加工中心采用北京精雕自主研發(fā)的“在機(jī)測量技術(shù)與智能修正技術(shù)”，為解決工件裝卡和過程檢測問題提供了一個新的方向。通過精準(zhǔn)測量和過程管控，實(shí)現(xiàn)了“制檢合一”的制造模式，幫助用戶完成“提質(zhì)增效”的目標(biāo)。通過對生產(chǎn)過程的監(jiān)測測量，不僅可以消除人工操作誤差，節(jié)約加工時間，降低消耗，減少成本，增加產(chǎn)量，提高效益，而且還可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力，使得數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行時能夠主動獲取零件制造信息，能夠大幅提升數(shù)控機(jī)床的智能化和自動化能力，使精密加工精度不再依賴人工的經(jīng)驗(yàn)來保證，創(chuàng)造了用戶全新的精加工體驗(yàn)，成為打造智能工廠、實(shí)現(xiàn)智能制造的有力推手。
2、虛擬加工技術(shù)
虛擬加工技術(shù)突破性地解決了操作人員從三軸機(jī)床到五軸機(jī)床的不適應(yīng)性，將現(xiàn)場加工放置于軟件平臺中進(jìn)行虛擬加工和預(yù)判，最終確定合理的加工工藝要素，減少由于人員經(jīng)驗(yàn)水平和交流而引起的加工誤差。
虛擬加工技術(shù)融合了精雕CAD/CAM軟件，DT編程技術(shù)、JD50系統(tǒng)等技術(shù)，以及機(jī)床、刀具、夾具等各種生產(chǎn)要素，具備零件夾具模型設(shè)計(jì)、加工軌跡規(guī)劃、刀具優(yōu)選、加工參數(shù)優(yōu)選、加工仿真分析、可制造性分析等虛擬加工功能。在實(shí)際加工之前對加工路徑和加工環(huán)境情況進(jìn)行預(yù)模擬，從而確保實(shí)際加工過程的準(zhǔn)確。使設(shè)計(jì)師和工藝員的角色融為一體，模擬結(jié)束預(yù)估正確后，可直接進(jìn)行實(shí)際的加工，與加工設(shè)備融合度高，滿足實(shí)際加工需求。系統(tǒng)中包含刀具、工藝參數(shù)等數(shù)據(jù)庫，在模擬過程中可實(shí)現(xiàn)對工序順序、工藝參數(shù)的的選用，提前發(fā)現(xiàn)缺陷和裝配問題，從而優(yōu)化制造過程，提高加工效率。
該技術(shù)創(chuàng)新性的改變了傳統(tǒng)的加工試制過程，減少反復(fù)的人工操作，在提質(zhì)增效的同時減少材料的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)綠色制造節(jié)能制造。操作人員通過在電腦前的模擬操作便可完成整個加工流程的模擬，創(chuàng)造了全新的制造業(yè)加工模式。
3、創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
采用定梁龍門和搖籃式大扭矩直驅(qū)雙軸轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)形式，整機(jī)動態(tài)性能好、抗切削振動能力強(qiáng)、負(fù)重能力強(qiáng)，加工效率和加工精度高。機(jī)頭采用擁有獨(dú)創(chuàng)性設(shè)計(jì)的倒“L”型結(jié)構(gòu)，保證橫梁軸的高剛性和高穩(wěn)定性。機(jī)床內(nèi)部采用獨(dú)立螺旋排屑機(jī)構(gòu)，方便碎屑的清理及排出，有利于車間環(huán)境衛(wèi)生的維持。
五、技術(shù)水平
獨(dú)創(chuàng)性的“在機(jī)測量和智能修正”技術(shù)，通過精準(zhǔn)測量和過程管控，替代傳統(tǒng)的離線檢測方式，實(shí)現(xiàn)了制檢合一的制造模式，促進(jìn)工廠檢驗(yàn)向智能化轉(zhuǎn)變。該技術(shù)保證了數(shù)控機(jī)床測量精度的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，助力切削工藝的智能化，大幅提升生產(chǎn)良率和品質(zhì)管控效率。從粗活精做、零點(diǎn)快換夾具、多軸組合加工等方面出發(fā)，挖掘數(shù)控機(jī)床的智能加工功能，標(biāo)準(zhǔn)化客戶生產(chǎn)工藝制程，降低輔助工作量，提升實(shí)際產(chǎn)能；量化環(huán)境要素與品質(zhì)之間的關(guān)系，協(xié)助客戶改善生產(chǎn)環(huán)境。該技術(shù)的推廣和應(yīng)用，將對行業(yè)起到極大促進(jìn)作用，為推動新時代工業(yè)變革貢獻(xiàn)力量。
虛擬加工技術(shù)通過在實(shí)際加工之前對加工路徑和加工環(huán)境情況的預(yù)模擬，從而確保實(shí)際加工過程的準(zhǔn)確。將各工藝要素在軟件中進(jìn)行預(yù)加工，可節(jié)約試加工時間，減少材料浪費(fèi)，提高生產(chǎn)的安全性。將人員因素在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的影響降到最低。在行業(yè)內(nèi)具有創(chuàng)新性和引領(lǐng)性，有利于實(shí)現(xiàn) 制造業(yè)的智能化、綠色化發(fā)展。
JDGR400T精雕高速加工中心具備“0.1µ進(jìn)給，1µ切削，納米級表面效果”的加工能力，可實(shí)現(xiàn)微銑削、鏡面銑、高光銑等二十多種加工功能，三直線軸定位精度≤0.002mm，重復(fù)定位精度≤0.018mm；旋轉(zhuǎn)軸定位精度≤8″，重復(fù)定位精度≤5″；硬材料鏡面拋光加工表面粗糙度Sa小于5nm，典型零件的加工精度小于5µm。其精密加工能力和穩(wěn)定性成功對標(biāo)日本牧野、瑞士米克朗等國際一流品牌。
六、市場定位及產(chǎn)業(yè)化前景
本展品定位于中高端市場，主要面向光學(xué)模具、精密模具、精密零件及復(fù)雜五金件的精密加工。
隨著制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，高端機(jī)床產(chǎn)品領(lǐng)域發(fā)展迅速，市場需求巨大，目前國內(nèi)的機(jī)床高端市場由日本、德國企業(yè)壟斷，產(chǎn)品售價(jià)高昂。作為高檔數(shù)控機(jī)床的代表——五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)，但是僅有十幾家企業(yè)能夠生產(chǎn)，并且在精度和速度上跟國際前沿技術(shù)還有較大差距。根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心公布的《2017-2021年中國五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心行業(yè)發(fā)展態(tài)勢及發(fā)展前景預(yù)測報(bào)告》顯示，目前國內(nèi)自主生產(chǎn)的五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場占有率僅有10%。
本產(chǎn)品攻克了五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的一系列核心技術(shù)，尤其是數(shù)控系統(tǒng)與CAD/CAM軟件的完美融合，使在機(jī)測量技術(shù)變得簡單、好用，有效解決了困擾制造業(yè)多年的精度匹配問題，提升了機(jī)床的加工精度，生產(chǎn)效率和良品率，目前已在光學(xué)器件、醫(yī)療器件及小型精密模具等精密零件的加工生產(chǎn)中進(jìn)行了應(yīng)用。從應(yīng)用效果看，其完全可以替代進(jìn)口產(chǎn)品，加之性價(jià)比高、售后服務(wù)好、技術(shù)服務(wù)響應(yīng)快等優(yōu)勢，其市場替代空間巨大。
另外，隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)的日趨復(fù)雜化，復(fù)雜模具、電極以及精密零件等的五軸精密加工需求也將日趨攀升，為五軸精密數(shù)控機(jī)床市場提供了很好的擴(kuò)展空間，因此其產(chǎn)業(yè)化前景十分可觀。
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