在國家863計(jì)劃項(xiàng)目的支持下，清華大學(xué)與齊齊哈爾第二機(jī)床（集團(tuán)）公司日前聯(lián)合研制成功了我國首臺(tái)重型混聯(lián)機(jī)床XNZH2430。該機(jī)床具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研究成果和核心技術(shù)，是我國在“高、精、尖”重大數(shù)控裝備研制上的一個(gè)突破。
據(jù)介紹，該機(jī)床的研制成功，填補(bǔ)了我國在重型混聯(lián)機(jī)床研制領(lǐng)域的空白，對(duì)于提升我國新型結(jié)構(gòu)重型數(shù)控裝備的設(shè)計(jì)制造能力，具有重大理論意義和實(shí)用價(jià)值。
據(jù)了解，XNZH2430重型混聯(lián)機(jī)床是面向我國制造業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)裝備需求，重點(diǎn)針對(duì)技術(shù)含量高，工序復(fù)雜的大型水輪機(jī)葉片、螺旋槳葉片等復(fù)雜曲面類零件的加工進(jìn)行研制開發(fā)的。該機(jī)床從軟件開發(fā)到硬件制造，不僅能夠滿足上述零件的曲面加工，還能用于軍工、航天航空、船舶、發(fā)電設(shè)備以及模具制造等行業(yè)大型關(guān)鍵精密零件的的三維空間曲面加工。
并聯(lián)機(jī)床（又稱虛擬軸機(jī)床）是上世紀(jì)九十年代末興起的一種新型結(jié)構(gòu)機(jī)床，被稱作21世紀(jì)的新型加工設(shè)備，它克服了傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)的固有缺陷，在相同尺度范圍下，具有模塊化程度高、剛性好、運(yùn)動(dòng)部件重量輕、加速度大、加工精度易調(diào)整、加工精度高等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工。而混聯(lián)機(jī)床則集中了并聯(lián)機(jī)床與串聯(lián)機(jī)床各自的優(yōu)勢(shì)，在擁有并聯(lián)機(jī)床上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，具備了串聯(lián)機(jī)床加工工作空間大的特點(diǎn)，使得混聯(lián)機(jī)床能夠在制造業(yè)中不斷獲得應(yīng)用。
清華大學(xué)精儀系制造所先進(jìn)制造裝備實(shí)驗(yàn)室在我國并聯(lián)機(jī)床發(fā)展過程中成果顯著，先后取得了數(shù)十項(xiàng)發(fā)明專利和科研成果，在新型結(jié)構(gòu)機(jī)床設(shè)計(jì)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在上世紀(jì)九十年代國際上并聯(lián)機(jī)床研究起步階段，實(shí)驗(yàn)室就獨(dú)自研制成功了我國第一臺(tái)STEWART式并聯(lián)機(jī)床VAMT1Y，隨后又與齊二機(jī)床等單位合作研發(fā)成功了XNZD2415、XNZD755等多臺(tái)并（混）聯(lián)機(jī)床，并實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。
XNZH2430重型混聯(lián)機(jī)床具有較大的工作空間，實(shí)現(xiàn)可換頭、可換擋和銑頭自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)等功能，具有良好的操作性能。機(jī)床的主體部分由兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)加一個(gè)移動(dòng)工作臺(tái)組成，兩個(gè)立柱加擺臂構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)能夠帶動(dòng)主軸箱實(shí)現(xiàn)Y/Z兩個(gè)方向的移動(dòng)，工作臺(tái)能實(shí)現(xiàn)X方向移動(dòng)，X、Y、Z3個(gè)移動(dòng)方向最大加工空間為：8000mm×3000mm×2500mm。機(jī)床的剩余加工自由度由安裝在主軸箱下方的銑頭完成，可換銑頭有3個(gè)：A/C軸擺角銑頭、立銑頭、直角銑頭。在使用A/C軸擺角銑頭時(shí)，可增加兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的加工自由度，實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)角加工范圍為：A軸擺角±95°，C軸轉(zhuǎn)角±185°，此時(shí)機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)，能夠完成上述全尺寸空間的復(fù)雜曲面加工。在換用立銑頭和直角銑頭時(shí)，則能完成普通數(shù)控龍門銑床的所有功能，具有良好的通用性。另外機(jī)床的主軸箱有低、高速兩擋，能夠根據(jù)加工需要自動(dòng)換擋，主軸箱同時(shí)連接并聯(lián)機(jī)構(gòu)的擺臂、主軸電機(jī)以及銑頭，巧妙的設(shè)計(jì)能在箱體高速移動(dòng)的同時(shí)保證主軸傳動(dòng)鏈的平穩(wěn)傳動(dòng)。
據(jù)悉，該機(jī)床的控制系統(tǒng)為清華大學(xué)自主研發(fā)的VACS6機(jī)床控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)的開發(fā)基于linux平臺(tái)，具有高實(shí)時(shí)性，能滿足快速切削加工時(shí)對(duì)六個(gè)軸的實(shí)時(shí)控制需求。VACS6控制系統(tǒng)還能根據(jù)識(shí)別的當(dāng)前銑頭信息自動(dòng)載入相應(yīng)的控制模塊，登入相關(guān)操作界面，極大地簡(jiǎn)化了操作程序。為保證加工的高精度，該控制系統(tǒng)能在完成對(duì)機(jī)床進(jìn)行標(biāo)定后，方便地對(duì)控制算法中用到的機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行修改，對(duì)當(dāng)前誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
業(yè)界人士認(rèn)為，XNZH2430重型混聯(lián)機(jī)床的研制成功，標(biāo)志著我國在重型高精度加工設(shè)備方面的突破，必將推動(dòng)我國重型高精度機(jī)床研制的更好更快發(fā)展。 |
