北京精雕: JDGR400T精雕高速加工中心
2021-1-18 來源：北京精雕科技集團有限公司 作者：-
隨著制造業的發展，加工產品的設計越來越復雜，傳統三軸數控機床已無法滿足加工要求，尤其是產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，使得采用五軸數控機床加工變成了一個必要條件。
然而受限于國產五軸數控機床的加工精度不高，使得國外五軸數控機床長期壟斷精密加工領域，給我國制造企業帶來了一系列問題。一是，進口五軸機床的價格高昂，增加了企業成本；二是，國外機床企業對用戶選擇性服務，無法充分發揮機床的加工能力；三是，國外機床產品和技術也會選擇性供應國內企業，限制了軍工、芯片、航空航天等戰略性相關零件的加工。
為了突破國外高端五軸數控機床的壟斷地位，解決精密零件加工卡脖子問題，滿足國內市場不斷發展的需求，北京精雕研發了這款具有精雕特色的五軸聯動全閉環數控機床，使國產五軸數控機床的加工精度達到國際一流水平，有效解決了國產五軸數控機床精度不高的問題，降低了企業采購成本。
一、產品簡介
JDGR400T精雕高速加工中心是北京精雕科技集團有限公司獨立自主研發的高精度一體式五軸聯動數控機床，采用全閉環控制技術，配備新一代北京精雕JD50數控系統，具備“0.1µ進給，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可達到5nm，典型零件的加工精度小于5µ，適用于光學模具、精密模具、精密零件及復雜五金件等產品的多軸定位加工和五軸聯動加工。
JDGR400T精雕高速加工中心采用經典的定梁龍門結構，結合具有專利技術的L型三導軌橫梁結構和短懸伸機頭結構設計，使機床的幾何精度更加穩定；采用北京精雕自主研發的高速同步電主軸，具有銑、磨、鉆、鏜、攻等復合加工能力；同時，采用北京精雕獨創的在機測量與智能修正技術，完美地實現了加工過程的制檢合一；還創新性地將DT編程技術、RTCP技術和在機測量技術集成于JD50數控系統和精雕CAD/CAM系統，確保了五軸加工工藝高效、穩定的實現。
機床所配套的主要核心功能部件精密高速電主軸、數控系統、CAD/CAM軟件、高速旋轉工作臺等全部為北京精雕自主研發和生產，北京精雕擁有其全部知識產權。其中：
（1）精密高速電主軸JD150S-20-HA50采用HSK-A50刀具接口形式，主軸最高轉速可達20000r/min，主軸錐孔徑向跳動≤0.0015mm；具備銑、磨、鉆、鏜、攻等復合加工能力。
（2）數控系統JDNC50是符合業界主流標準的開放型數控系統，可與國際主流的高端數控系統兼容，不僅便于現場工藝功能的定制開發，而且便于精細加工專業功能的快速實現，在高速高精度加工、多軸聯動加工、在機測量和智能修正等功能方面表現出色，處于國內領先水平。
（3）精雕CAD/CAM軟件JDSoft SurfMill8.0是致力于精密加工的專業CAD/CAM軟件，提供曲面設計、浮雕設計、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，能夠為復雜型面的造型和加工提供有效解決方案。
（4）高速旋轉工作臺采用一體化的搖籃式結構，直驅電機驅動，定位精度達8″，重復定位精度達5″，精度高，穩定性強。
二、主要技術指標
（1）工作臺尺寸(mm)：φ400；
（2）最大工作負重(kg)：150；
（3）X/Y/Z軸工作行程(mm)：450/680/400；
（4）A/C軸回轉角度(°)：-120～+90/360；
（5）X/Y/Z軸快速移動速度(m/min)：15/15/15；
（6）A/C軸快速旋轉速度(r/min)：30/50；
（7）X/Y/Z軸最高切削進給速度(m/min)：10/10/10；
（8）A/C軸最高切削進給速度(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軸重復定位精度(mm/全行程)：0.0018/0.0018/0.0018；
（12）A/C軸重復定位精度（″）：5/5；
（13）數控系統：JDNC50；
（14）主軸直徑(mm)：φ150；
（15）主軸最高轉速(r/min)：20000；
（16）刀柄型式：HSK-A50；
（17）刀庫形式：鏈式刀庫（機械手換刀）；
（18）刀庫容量（把）：36。
三、結構特點
（1）對稱龍門結構設計，綜合考慮熱平衡、機床減振和抗震能力等因素，有效應對熱源引起的變形，具有良好的靜剛度、抗振性能和熱穩定性。
（2）全封閉防護結構不但可以防止切屑及油污向外飛濺，還可防止外界環境溫度波動對內部加工產生擾動。
（3）倒“L”型的三導軌橫梁“體支撐”結構，提高了X軸的運動平穩性和各向抗振性能。
（4）下沉式的機頭結構，有效減小了機床的Z向力矩，提高了Z軸剛性，提升了機頭的抗振性能。
（5）加工區和非加工區隔離防護，減小了加工區域空間，有利于機內油霧快速排出，可穩定控制加工區域的溫度，減少熱變形。
（6）直驅式轉臺結構，在減小空間占用的同時可實現高精度、高效率加工。
（7）后側門結構，可實現自動上下料。
四、技術創新點
1、在機測量與智能修正
創新性的“在機測量與智能修正技術”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。傳統數控切削加工就是把數字模型變成實物零件的過程，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，導致零件精度下降。同時存在生產準備階段調機時間長、需要高精度治具嚴格控制、工序中不斷增加檢驗環節、無法預知加工過程中產品狀態、無法及時跳過不合格品加工、無法實現在線返修等一系列問題，影響了生產過程的自動化和智能化，造成產品加工周期長，成本高，并且無法保證產品加工品質。人工操作不僅破壞了生產的連續性和穩定性，還造成生產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的“在機測量技術與智能修正技術”，為解決工件裝卡和過程檢測問題提供了一個新的方向。通過精準測量和過程管控，實現了“制檢合一”的制造模式，幫助用戶完成“提質增效”的目標。通過對生產過程的監測測量，不僅可以消除人工操作誤差，節約加工時間，降低消耗，減少成本，增加產量，提高效益，而且還可以保證產品的質量，增強產品的競爭力，使得數控機床在運行時能夠主動獲取零件制造信息，能夠大幅提升數控機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驗來保證，創造了用戶全新的精加工體驗，成為打造智能工廠、實現智能制造的有力推手。
2、虛擬加工技術
虛擬加工技術突破性地解決了操作人員從三軸機床到五軸機床的不適應性，將現場加工放置于軟件平臺中進行虛擬加工和預判，最終確定合理的加工工藝要素，減少由于人員經驗水平和交流而引起的加工誤差。
虛擬加工技術融合了精雕CAD/CAM軟件，DT編程技術、JD50系統等技術，以及機床、刀具、夾具等各種生產要素，具備零件夾具模型設計、加工軌跡規劃、刀具優選、加工參數優選、加工仿真分析、可制造性分析等虛擬加工功能。在實際加工之前對加工路徑和加工環境情況進行預模擬，從而確保實際加工過程的準確。使設計師和工藝員的角色融為一體，模擬結束預估正確后，可直接進行實際的加工，與加工設備融合度高，滿足實際加工需求。系統中包含刀具、工藝參數等數據庫，在模擬過程中可實現對工序順序、工藝參數的的選用，提前發現缺陷和裝配問題，從而優化制造過程，提高加工效率。
該技術創新性的改變了傳統的加工試制過程，減少反復的人工操作，在提質增效的同時減少材料的浪費，實現綠色制造節能制造。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，創造了全新的制造業加工模式。
3、創新結構設計
采用定梁龍門和搖籃式大扭矩直驅雙軸轉臺的結構形式，整機動態性能好、抗切削振動能力強、負重能力強，加工效率和加工精度高。機頭采用擁有獨創性設計的倒“L”型結構，保證橫梁軸的高剛性和高穩定性。機床內部采用獨立螺旋排屑機構，方便碎屑的清理及排出，有利于車間環境衛生的維持。
五、技術水平
獨創性的“在機測量和智能修正”技術，通過精準測量和過程管控，替代傳統的離線檢測方式，實現了制檢合一的制造模式，促進工廠檢驗向智能化轉變。該技術保證了數控機床測量精度的準確度和穩定性，助力切削工藝的智能化，大幅提升生產良率和品質管控效率。從粗活精做、零點快換夾具、多軸組合加工等方面出發，挖掘數控機床的智能加工功能，標準化客戶生產工藝制程，降低輔助工作量，提升實際產能；量化環境要素與品質之間的關系，協助客戶改善生產環境。該技術的推廣和應用，將對行業起到極大促進作用，為推動新時代工業變革貢獻力量。
虛擬加工技術通過在實際加工之前對加工路徑和加工環境情況的預模擬，從而確保實際加工過程的準確。將各工藝要素在軟件中進行預加工，可節約試加工時間，減少材料浪費，提高生產的安全性。將人員因素在生產環節的影響降到最低。在行業內具有創新性和引領性，有利于實現 制造業的智能化、綠色化發展。
JDGR400T精雕高速加工中心具備“0.1µ進給，1µ切削，納米級表面效果”的加工能力，可實現微銑削、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，重復定位精度≤0.018mm；旋轉軸定位精度≤8″，重復定位精度≤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定性成功對標日本牧野、瑞士米克朗等國際一流品牌。
六、市場定位及產業化前景
本展品定位于中高端市場，主要面向光學模具、精密模具、精密零件及復雜五金件的精密加工。
隨著制造業的轉型升級，高端機床產品領域發展迅速，市場需求巨大，目前國內的機床高端市場由日本、德國企業壟斷，產品售價高昂。作為高檔數控機床的代表——五軸聯動數控加工中心雖然已經實現了國產，但是僅有十幾家企業能夠生產，并且在精度和速度上跟國際前沿技術還有較大差距。根據新思界產業研究中心公布的《2017-2021年中國五軸聯動數控加工中心行業發展態勢及發展前景預測報告》顯示，目前國內自主生產的五軸聯動數控機床的國內市場占有率僅有10%。
本產品攻克了五軸聯動數控機床的一系列核心技術，尤其是數控系統與CAD/CAM軟件的完美融合，使在機測量技術變得簡單、好用，有效解決了困擾制造業多年的精度匹配問題，提升了機床的加工精度，生產效率和良品率，目前已在光學器件、醫療器件及小型精密模具等精密零件的加工生產中進行了應用。從應用效果看，其完全可以替代進口產品，加之性價比高、售后服務好、技術服務響應快等優勢，其市場替代空間巨大。
另外，隨著產品設計的日趨復雜化，復雜模具、電極以及精密零件等的五軸精密加工需求也將日趨攀升，為五軸精密數控機床市場提供了很好的擴展空間，因此其產業化前景十分可觀。
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