高端数控加工中心及配电系统标准化、柔性化探讨

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1国家对髙端制造的政策与需求

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基^[1]。“中国制造”产品广泛流转于世界各国，我国己经跨入世界制造大国行列，但并非制造强国。与工业发达国家相比，高端制造技术落后，对国家各领域发展的装备支撑能力弱，能源和资源消耗大，环境污染严重^[2]。针对这一现状，我国提出了从制造大国迈向制造强国的战略目标。在国家大力推动和聚焦的十大重点领域中，新一代信息技术产业、高档数控加工中心和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备及高性能医疗器械等均与制造技术息息相关。高端数控加工中心是支持航空航天、船舶、汽车、发电设备等制造领域发展的核心装备，已列入国家16个重大科技专项，体现了其在国家需求、国家发展战略中的重要位置^[2]。

我国己经将制造业列为国家中长期的重点发展领域之一。《中国制造2025》提出通过“三步走”实现制造强国的战略目标：第一步，力争用十年时间，迈入制造强国行列;第二步，到2035年，我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平；第三步，新中国成立一百年时，制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世界制造强国前列^[1]。十二届全国人大三次会议上，李克强总理指出，要推动产业结构迈向中高端。制造业是我们的优势产业，要实施“中国制造2025”，坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快从制造大国转向制造强国。促进工业化和信息化深度融合，开发利用网络化、数宇化、智能化等技术，着力在一些关键领域抢占先机、収得突破为此，必须強化坫础配套能力，积极发展以数字化、柔性化及系统集成技术为核心的智能制造装备¹³¹。

高端数控加工中心是指具有高速、高精密、高效率、智能、复合、多轴联动、网络通信等功能的数控加工中心，是高端装备制造业的关键装备，-U有高技术含W和高附加值，是价值链的高端，处于产业链的核心部位，表现为知识、技术密集，体现多学科和多领域高、精、尖技术的集成。具体包括机械设计与制造、传感器技术、电工技术、网络技术、计算机技术、电子信息等。本文重点探讨高端数控加工中心、典型高端数控系统及配电系统标准化、柔性化的可行性。

2髙端数控加工中心的现状及发展趋势

从行业需求和近年国际加工中心展的主流产品上看,大型、复合、多轴联动、重载、高速高精、高效加工、智能控制己成为高档数控加工中心的发展趋势。CIMT2015国际加工中心展以“新常态、新发展”为主题，反映出中国大陆未来经济及制造产业发展和产业市场的特征。“绿色节能”将是中国大陆未来制造业转型升级与产业重组的重点路线之一。高端精密数控加工中心未来的潜在市场巨大。

2.1国外髙端数控加工中心及其特点

|>U是（'IMT2〇ir>全球Ti泞具有最高精度的重吧加工中心NHC 6300。该加工中心提供CELOS新应用程序的PC版软件,用户可以在工作准备中通过直接连接加工中心的计算机连续杆生产计划。高速高精是NHC 6300加工中心的突出特点，进给速度高达60 ni/min,定位精度高达微米级，且具有极高的动态响应性能。该加工中心不仅具有优异的加工性能，而且功耗低,采用高性能的MAPPS IV操作系统，能为复杂的加工任务编程，让用户灵活响应客户的要求，具有高度柔性化。

图2是汽车盘类工件加工的平行双主轴、双刀塔车床。其采用最新“隐形设计”理念，搭载适合大批量生产应用的全新操作面板-COMPACTline,易于接近送件机和主轴，换刀操作方便和排屑性能更高。NRX 2000可配自动化系统，提高加工精度和加工效率，能满足长时间的自动生产需求。

因代克斯MS16多轴数控车床的核心技术是由六个整合P主轴支架中的独立驱动主轴组成，并将凸轮控制与数控技术的灵活性融为一体，在保持高效精密的同时，最大限度地提升其柔性化加工水平，实现完美精密加工。在高智能、高精度、高生产率等方面具有卓越性能。

MAZATR0L第七代数控系统带来了全新制造理念SmoothTechnology和面向汽车行业的加工先进解决方案。小巨人马扎克VTC 160AN是一种高速、功能强大的镗铣类立式双交换加工中心，适合中小型精密零件的高效率加工。该机采用了先进的全动立柱、固定工作台式结构，使加工中心在精度、刚性和使用寿命等方面具有明显的优势。加工中心控制系统采用厂世界领先水平的Mazatrol Fusion 640M NEXUS数控系统，该数控系统使用了高速的64位RISC CPU,大幅度提高了数控系统的数据处理能力和运动控制性能，并率先采用了个人计算机（PC)与CNC无缝融合的技术，实现了 PC和CNC之间的宽带双向通讯，使加工中心具备了先进的智能化和网络化功能。

FANUCROBODRILL是主要用于钻孔和攻丝的高可靠、高性能、高效率的小型加工中心，装备超高分辨率的脉冲编码器，进行以纳米为单位的插补和反馈。旋转工作台无反向间隙，保证高速和高精加工。数控系统采用FANUC 31 i高速、

高质量的纳米CNC。

2.2台湾地区及大陆高端数控加工中心及其特点

CIMT2015加工中心展上，台湾工具机产业展示出高效率加工、单机多能弹性生产及低维护成本的G3020直线电机高速五轴加工中心和采用轻量化、模块化设计，要求环保节能、爱地球的“轻铝式链架构全电机驱动滑轨式快速换刀刀
库’，可见尚政节能环保、精密加工与智能自动化发展迈向工业⁴+ 0成为当今高档数控加工中心的发展方向。台湾高档数控加工中心的性价比较高，己出口到美国、日本等30多个国家，

其品质己给国际认可。

在数控加工中心研制方面，我国取得巨大成果，一大批先进的加工中心产品问世,并且有的产品己出口到欧美其中还包括最挑剔的德国。大连加工中心研发成功的国产首台CHD-25九轴五联动车铣复合加工中心和武重CKX5680七轴五联动车铣复合加工中心作为突出典型为我国飞机发动机、火箭发动机以及舰艇螺旋桨的制造，提供高性能的国产高端数控加工中心，填补了国内空白，打破西方发达国家的限制和封锁。华中数控的HGMP-5X数控微型高速五轴加工中心和HGMP320/5A型龙门五轴数控加工中心是集高新尖为一体的五轴联动加工中心,可满足航空航天、小型叶轮叶片、模具等装备制造业里多种工件复杂型面的加工。

3常见髙端数控系统及其特点

3. 1 FANUC数控系统

日本FANUC是当今世界数控系统科研、设计、制造、销售最强大的企业之一。其最新的数控系统主要有世界标准级的Oi-MODEL F系列、用于高速高精加工的纳米级的30i/31i/3²i/³⁵i-MODEL B系列和用于通用工业机械的高响应级Power Motion i-MODEL A系列。高速、高精、高效的紧凑型加工中心R0B0DRILL正是采用了 31i-M0DEL B为控制单元，在光洁表面加工中主轴可达24000转/分，在重型铁件加工、高速高效的铝合金加工及普通加工中，主轴转速可达10000转/分。

图 3 是 FANUC ROBODRILL DDR / DDR-T 高速、高精度转

台，是实现高速高精度加工的直驱无隙装置。其最大转动扭矩为2I30N. in,最高转速达200转/分，分辨率为±0. 0028deg,最大载重为l00Kg。

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结束语：

高端数控加工中心是国家高端智能制造装备，是中国制造2025战略实施的核心装备。本文分析了国家对髙端数控加工中心的重大需求，探讨了高端数控加工中心的现状与发展趋势，阐述了典型高端数控系统及其特点，总结并提出了高端数控加工中心配电系统的标准化、柔性化设计理念。

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