浅谈智能智造之桥式五轴联动数控机床

机床号称工业之母，工业之基石，它为新产品的开发和现代工业生产提供重要的保障，是一个国家制造业水平的象征，是不可或缺的战略性产业，它广泛应用到精密器械、科研、航空、航天、军事、高精医疗设备等行业。而五轴联动数控机床又是机床家族中的娇子，A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。具有高效率、高精度的特点，专门用于加工复杂曲面的工件。补充一句，具有RTCP（Rotation tool center point）功能的五轴联动数控机床才是真五轴机床。本人才疏学浅，在此献丑的目的在于抛砖引玉，恳请同行指正，为谢！

下面就以制造桥式五轴联动加工中心机床为例，聊一聊如何生产机床。

一.根据客户的招标要求做出相应的《技术标书》进行竞标。对于非标机床，适当的提高价格，用于新机床的开发费用。《技术标书》或者《技术协议书》里应包括床身主要材料；CNC系统与主轴品牌，型号和功率；各轴的运行速度，切削进给速度，重复性和稳定性技术数据，刀库储刀数量和型号等。商务合同在此不谈。

二.由技术总监制定《制造机床的命令单》。技术风险评估很重要。1.机架材料和架构设计。横梁移动式（桥式），两侧配置两套齿轮／齿条传动系统，实现龙门电气双驱，双导轨设计。2.机床的床身坚固，纵梁下面的支撑立柱、横梁及垂向滑枕均采用焊钢结构，经过二次回火处理，去除内应力，具有良好的刚度和静态特性，由于移动部件惯性小，为机床的高速运动提供了良好的保证。3.机床的结构尺寸采用了 FEM 有限元设计，所有的动态负载和机床部件均经过严格的测试，赋予机床最佳的结构设计和运动系统（如：精密导轨和循环滚动体等），确保了最大的工作动力，即使在大负载加工状态下，依然能够获得高速加工的几何精度和可靠性。4.通过采用几何热对称式结构设计，加工精度和加工质量更加有保证。高精度齿条被直接安装于机床主要结构件上，紧邻高速精密循环滚珠导轨，最大限度地减少了运动部件的温变和稳定，消除了主要运动部件的变形，即使在大负载加工状态下，也能获得很高的热稳定性。

三.选订CNC 五轴联动系统，主流品牌如西门子840D-LS,FAGOR8055，OSAI，海德汉，哈斯 ，赫克，NUM等，国内主要品牌铼钠克、广州数控、华中数控等。CNC系统是机床的大脑，选定很重要。

四.选定五轴头。目前主流品牌有：HSD系列五轴头，Hiteco系列五轴头等，主轴夹刀刀柄要和刀库的储刀规格一致。

五.根据机械设计和电气设计，导出相应的BOM表，整理成采购清单，进行审核并采购。

六.制造机床床身，铸造床身（或者焊接，还有其它方式）。根据实际情况而定。机械装配。用相同材料和设计强度一定的情况下，机床高精度性能就体现在机械装配和电气调试方面，机械装配是基础，电气调试是灵魂，机电不分家。机械装配尤为重要。参考资料：《GB3098.13-1996螺丝的扭力标准国标》机械螺丝紧固件。 《GB10931-89 数控机床位置精度标准》数控机床位置精度标准。 《GB/T 17421.2-2000 机床检验通则》 第2部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定。 《GB/T 18400.4-2010 加工中心检验条件》 第4部分：线性和回转轴线的定位精度和重复定位精度检验。 《JB/T 8772.2-1998 精密加工中心检验条件》

七.制作机床电力控制柜。电气元件装配。严格按照《数控机床电气装配规范》执行。电源安装要求：1.安装具有自动补偿调节功能的交流电力稳压器，电网电压波动控制在+10%~-15%之间。2.把机械电气设备连接到单一电源上。3.压缩空气供给系统在0.7MPA左右，流量视情况而定。4.工作环境温度应在0~35℃之间，工作环境相对湿度应小于75%。5.数控机床应安装在远离，并防止厂房滴漏。6.远离过多粉尘和有腐蚀性气体，液体飞溅的场所的环境。

八.电气调试。电气调试需要机械安装技术人员协助，共同完成机电调试。1.系统上电。上电前要按规范检测才能上电，尤其是要保护好贵重电气部件的损坏。2.安装系统文件，导入数据，设置参数。3.伺服驱动和主轴变频器的调谐与参数设置准确。4.各轴运行性能测试符合设计要求。5.编写机床宏程式。

九.机床全面的校正。机床平整度，直角度，前倾，后仰，歪斜校正。刀库校正。

十.C轴安装平面校正，A轴垂直度校正。1. C轴安装平面校正，用大理石平台和千分表校准，按安装规范执行，并设置C轴零点位置。2. A轴垂直度校正，用大理石平台和千分表校准，按安装规范执行，并设置A轴零点位置。3.按规范补偿A，C轴数据。4.测试RTCP功能，直到正常。5.激光干涉仪对各轴的数据补偿。

十一.制作系统对接编程软件的后处理文件，写入系统代码。不同CNC系统有一些差异，一定要区别开来。后处理文件很重要。

十二.编写程式，加工样品，直到产品加工合格为止。在此期间可能要不停的电气调谐和机械调整。1.平整度测试。2.直角度测试.3.复杂曲面工件加工，测试工件表面光洁度，要保证在0.01mm以内。

十三.预热运行，至少72小时。

十四.验收。一般分两个阶段进行验收。1.预验收。检查、验证机床能否满足用户的加工质量及生产率。通过正常运行试切并经检验生产合格加工件后，才能进行预验收。2.最终验收。(1)外观检查;材料核对。(2)机床性能及数控功能的验收;(3)数控机床精度的验收(包括位置精度和工作精度)。

十五.打包出货。安排售后人员跟进（安装，运行，打样，培训）。

校正

制程

打样

来源：纯朴中国农民