作為后疫情時期首個開幕的全球知名機床工具展,CIMT2021成為一場賦有歷史使命的盛會,為機床行業(yè)提供了一個難得的交流互動平臺,會展場面異常火熱。
拉床是機床行業(yè)的細分領域,占金屬切削機床的比重僅1%左右,被戲稱為“非主流機床”。然而拉削是一種不可替代的加工工藝,用于拉削各種形狀的通孔、成形外表面以及齒輪的齒形等。據筆者觀察,本屆拉床參展商共有4家,其中境內3家企業(yè)分別為浙江暢爾智能裝備股份有限公司、湖南南方機床有限公司、長沙思勝智能設備有限公司,境外參展企業(yè)為德國Forst(弗斯特)公司。
下面本文以CIMT2021部分拉床展品為例,簡要評述拉床產品的技術特點、發(fā)展趨勢及應用領域擴展等。
一、專精特新拉床,展示細分領域加工能力
1. 浙江暢爾智能裝備股份有限公司
暢爾裝備推出了自主研制的高速硬齒拉床、雙缸液壓伺服上拉式立式內拉床、航空發(fā)動機輪盤榫槽加工五軸數控臥式側拉床、螺旋伺服拉床等,產品各具特色,涵蓋了大噸位、大行程、高速度、自動化等特點,可滿足用戶的個性化需求。
(1)高速硬齒拉床LG5705GS-800
該拉床適用于材料硬度58-62HRC零件的內齒形孔的高精拉削,實際拉削時間不到1s,一次精密成型,其技術創(chuàng)新點有:1)具有工件內齒形快速精準定位機構,拉刀主、輔夾持機構及消隙機構,實現工件自動定位、拉刀有效固定;2)分層式組合型式結構的超微粒子硬質合金拉刀,采用刀具涂層技術,滿足高速作業(yè)下的拉刀剛性,減少刀具磨損;3)MQL微量潤滑技術。
該高速硬齒拉床額定拉力50kN,最大行程800mm,拉削時間≤1s,加工節(jié)拍(含自動化)28.5s/件,拉削及返程速度≥80m/min,連續(xù)加工50件大小徑的錐度0.004mm。
(2)雙缸上拉式立式內拉床LG557FA
該拉床是一款大噸位、大行程的通用產品,適用于工程機械、風力發(fā)電等領域大齒圈工件的高精加工,上拉式作業(yè)與地面式安裝,適合自動化連線。其技術創(chuàng)新點有:1)伺服驅動與雙油缸同步運行,油缸與拉削中心處同一直線,滿足大切削力需求;2)刀具與工件到位檢測技術,防止刀具碰撞損壞;3)預留MES接口。
該雙缸內拉床額定拉力400kN,最大行程2000mm,提刀行程1400mm,拉削速度(分檔調速,按不同型號)為1-6或1-7 m/min,返程速度(按不同型號)為2-12或2-15m/min,適用拉刀長度1050-2100mm。
(3)輪盤榫槽加工五軸數控臥式側拉床LG6525ZX-4200
榫槽高速精密拉削加工一直是航空制造業(yè)中被世界公認的技術難題之一,也是制約我國航空制造業(yè)發(fā)展的“卡脖子”技術之一。暢爾裝備重點展出的用于航空航天、燃氣輪機輪盤榫槽加工的五軸數控拉床,展示了中國拉床企業(yè)的研發(fā)實力。
據了解,該產品為暢爾10余年持續(xù)研發(fā)攻關、自主研制的二代裝備,已交付國內客戶使用,可滿足柔性化、高效、高精度的榫槽加工,實現進口替代。該產品關鍵技術處于國際先進行列,自主核心技術有:1)開發(fā)集成4個數控軸的C型搖籃機構,實現榫槽多種傾角的柔性加工,實現渦輪盤拉削位置的精確定位;2)研制了渦輪盤榫槽拉刀的自動換刀裝置和儲運裝置,實現粗拉刀、半精拉刀和精拉刀的自動快速換裝;3)采用了快速換刀和換模裝置的零點定位系統(tǒng)。
2. 湖南南方機床有限公司
湖南南方在CIMT2021展出主要展品為數控螺旋立式內拉床LK8920(圖5),該機額定拉力200kN,額定行程2000mm,可用于高精度行星減速機、汽車自動變速箱等部件螺旋齒和直齒工件的加工,其技術特點有:1)主結構采用高對稱性設計,導軌中心、驅動中心、拉削中心5心共面;2)螺旋線拉削直線軸(XⅠ、XⅡ)+旋轉(C軸)采用了高精度光柵,實現全閉環(huán)控制;3)配置西門子828D數控系統(tǒng)軸;4)工件上下料處采用前后敞開式結構,上下料方便(如圖6所示)。
3. 長沙思勝智能設備有限公司
長沙思勝重點展出了伺服端面齒自動化拉床。這是一款專門用于加工小型和大型汽車、卡車的傳動軸銜接端部齒型(例如凸緣、凸緣叉、貫通軸等產品)的設備。
該產品的技術特點有:1)采用側拉方式,輔助動作僅有移動臺送進,保證了重復定位精度,2)配置了視覺檢測系統(tǒng),工件無序擺放,通過相機拍照定位,可將雜亂擺放的工件,通過機器人精準抓取并完成上下料;3)機床采用伺服傳動,夾具自動分度完成端面齒工件的二刀拉削。
該機最大拉削速度8m/min,返程速度18m/min,角向精度≤0.04 mm,加工節(jié)拍≤65s/件。
4. 德國弗斯特技術有限及兩合公司
弗斯特(Forst Technologie GmbH&Co.,KG)在生產拉銑器械、拉銑工具等領域有超過100年的歷史,在行業(yè)內代表著最高質量。此次展會上,Forst主要通過視頻展示了航空發(fā)動機工業(yè)和燃氣輪機行業(yè)的榫槽加工拉床,以及加工內廓和外廓立式和臥式拉床加工工藝。
二、拉床技術發(fā)展趨勢
受疫情的影響,CIMT2021展會拉床參展商及展品較2019年有所減少,但展品更側重于品質穩(wěn)定、綠色環(huán)保、智能化、數字化等特點,為客戶提供多元化解決方案成為主流趨勢。
1. 大重型、長行程拉床是未來研發(fā)方向
航空航天、國防建設等領域的核心零部件加工均需要大型、重型、長行程、精密、多軸、高速、高效的拉床,如航空發(fā)動機輪盤榫槽加工高速拉床、膛線拉床等。此類高端拉床,國內用戶企業(yè)基本還需要大量從國外進口。近年來,我國裝備制造廠商經努力追趕,已取得了一定的成績,但與先進國家相比,仍有一段距離。隨著全球工業(yè)制造業(yè)轉型發(fā)展,尤其是在航空航天、海洋工程、國防建設等重點工業(yè)領域的拉動下,大型、重型、長行程的精密拉削裝備必然成為未來幾年市場需求的重點,裝備制造商也將加大在此領域的研發(fā)。
2. 數控技術的應用成為大趨勢
數控技術是發(fā)展新興產業(yè)和尖端工業(yè)最基礎的技術,是制造工業(yè)現代化的重要基礎。CIMT2021展會上,拉床產品大多采用了數控技術,此類拉床具有占地空間小、無液壓系統(tǒng)、地面操作、無需挖地坑等特點。目前我國針對拉床數控產品的設計制造正處于從學習、模仿走向自主開發(fā)、自主創(chuàng)新的階段,對于拉床數控關鍵技術的試驗、消化、掌握和創(chuàng)新能力均還需要提高。
隨著我國數字經濟的不斷深化,面向汽車、航天航空、國防工業(yè)等領域的數字化是現代機床發(fā)展的大趨勢
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3. 遠程監(jiān)控和運維技術提升產品競爭力
隨著傳感器在機床上的運用,產品具有了實時監(jiān)控、緊盯關鍵環(huán)節(jié)、提早發(fā)現潛在問題等功能,可幫助用戶及時找到問題的解決方法,避免設備停機,有效實現多個閉環(huán)管理,杜絕無謂的浪費,從而實現對拉床整個生命周期監(jiān)測管理的遠程監(jiān)控和運維。通過運用運維技術,將后期產品的制造和運營維護的需求融入至早期的產品設計過程中,形成設計改進的智能閉環(huán),有助于產品設計、生產、運維的無縫集成。如此將大大提升產品的競爭力,助力企業(yè)獲得更多市場,這已成為未來幾年的研發(fā)重點。
4. 高效自動化生產線是“黑燈工廠”的關鍵
“黑燈工廠”是“機器換人”的全面升級,越來越多領域的工業(yè)生產制造商都提出了“黑燈工廠”的要求,AGV運送、自動化拆垛堆垛、機械手自動換模、機器人上下料、在線檢測……,等等,用成套的高效、高可靠性、高自動化和柔性化的機器人集成生產線,替代傳統(tǒng)的流水線作業(yè),是“黑燈工廠”運轉的關鍵。這將倒逼企業(yè)的生產研發(fā)環(huán)節(jié)不但要涵蓋拉床的拉削技術,還要理解和熟識拉床的前端、后端制造工藝,為客戶提供一站式解決方案。
三、拉床應用領域拓展
拉床是不被大多數人熟知的機床類別,且市場份額相對較小,但拉床具有高效和高精的特點,拉削工藝可以替代銑削、磨削、刨削等加工工藝,適用于大批量、多品種的生產。拉床在早期主要用于汽車領域的核心零部件加工,汽車工業(yè)是機床行業(yè)最重要的用戶領域,約有50%以上的機床銷往汽車制造企業(yè)。
近年來,汽車行業(yè)增速放緩,但隨著我國西部大開發(fā)、軌道交通和城鎮(zhèn)化建設的深入推進,拉床的應用市場得以進一步拓展。一方面是家用電器中的空調四通閥、壓縮機氣缸等零件的加工轉向拉削工藝,另一方面是工程機械中挖掘機、起重機、運輸機等零部件可以通過拉床實現大批量、高效率加工。
作為工業(yè)母機,航空航天、船舶艦艇、核工業(yè)、發(fā)電設備等多種領域都需要高檔高性能的拉床參與生產,國內拉床制造商正加快步伐追趕國際前沿技術,研制國產化高精尖拉床,推動我國重點領域的核心零部件拉削裝備實現國產化。
中國國際機床展覽會(CIMT)是觀察、研究、對接中國機床工具消費市場的最佳窗口和平臺,在機床企業(yè)和用戶間搭建了充分有效的貿易和交流平臺,給專業(yè)觀眾呈送了一場超能量的盛宴。