德国先进的数控机床技术让制造行业更为高效节能

麦田守望者

德国先进的数控机床技术让制造行业更为高效节能

　　近年来，德国数控机床继续在高精、高速、高效、复合等方面努力，深层次体现了高效节能的特点。

　　1.提高数控加工效率的先进技术

　　提高数控加工效率以提高切削速度、进给速度、加加速度，减少换刀时间、上下料时间等手段为代表，如直线进给速度达150m/min，加速度1g。

　　⑴采用直线电机、力矩电机，缩短传动链，提高系统的动态特性。

　　⑵轻量化设计：运动部件结构优化，采用碳纤维等复合材料，降低运动部件质量。如汽车部件轻量化制造，使用碳纤维材料涂胶压铸、温度控制在150°C，真空挤压、热压固化。材料强度高、重量轻，较金属材料轻约30%，可作为汽车外壳等主要部件替换材料。宝马、奔驰用此材料做底盘、车身。EEW公司在机床运动部件中大量采用碳纤维材料，用于大跨距龙门移动式机床，实现高动态高速运动。

　　⑶采用电主轴，提高主轴转速。

　　⑷交换工作台，换料时间2.2s，提高上下料效率。

　　⑸机器人上下料，代替人工上下料。

　　⑹高加加速度，从50m/s3提高到150m/s3，加工效率提高30%。

　　⑺二次换刀，换刀时间缩短到1s以内。

　　2.复合加工的先进技术

　　除以往常用的铣车复合加工机床和双主轴加工机床外，德国亚琛工业大学探索铣削和激光表面处理复合，在硬度低、韧性好的基体材料上铣削加工，然后通过激光加工在表面上焊上一层具有特殊性能的材料；德国EEW与Hugo Rost公司合作，在风电叶片五轴加工机床上复合X射线探伤设备，实现了铣削和探伤在一次装夹中完成。

　　3.提高加工精度的先进技术

　　⑴对数控机床中的发热元件冷却，如直线驱动的初级和次级、数控转台、主轴等冷却，减少热变形对机床精度的影响。定位精度6μm，重复定位精度4μm。

　　⑵GPS定位技术在提高装配精度方面的应用。

　　4.模块化机床技术

　　德国机床企业具有非常细的分工，模块化的理念贯穿于机床生产全过程：

　　⑴机床模块化设计：将机床进行模块化合理划分，机电液一体化设计。

　　⑵按照模块化设计结果，电机、丝杠、导轨、刀库等部件直接采购，机架、立柱、横梁等部件外协加工，使得大部分机床企业不进行或少量机加。

　　⑶模块化装配：为了提高机床装配效率，先行进行部件级装配（包括机电液气），模块间具有便捷的接口，使得模块具有更强的独立性，方便运输传送和装配。

　　5.智能化自动化机床技术

　　德国高技术发展战略在机床方面体现之一就是数字工厂，生产、加工过程的自动化、节能和适应各种不同要求。

　　在海德汉公司内部小型部件物流采用全自动智能化AGV车，实现了自动规划、自动避障、自动开关门、自动上下电梯等功能，具有很高的智能。

　　德国机床设备的发展趋势是自动化、高效、节能，机床设备在满足基本加工功能之外，逐步向为用户提供集成化、自动化的解决方案。如通快公司在中国不仅销售机床，更重要的是为中国汽车制造企业规划和提供整体的汽车制造车间、生产线和设备，其产品广泛采用了自动化上下料装置，使机床的加工效率和自动化程度大大提高。

　　宝马汽车摩托车构架自动制造线以前由人工制造，卡斯鲁尔大学机床研究所通过机床、空间成形技术，用机床数控系统控制、机器人加工成形、自动切割、过程自动控制、测量机工位进行测量、后续打孔等工序的加工，自动组装并焊接加工。正在做不同车型自适应加工流程方面的研究，未来将全过程由机器人自动化完成。

　　6.其他机床技术

　　①三点支撑，不用打地基。②人机工程学，更好的接近性。③绿色制造先进技术。④微量润滑,低温微量润滑MQL。⑤液氮冷却技术。⑥节能型设备。

　　德国全面停止核电，计划到2050年全面采用可再生能源，这不仅对能源领域提出了挑战，也对机床制造行业提出了节能型设备的要求。