多主軸數(shù)控車(chē)床是在原臥式棒料多軸自動(dòng)車(chē)床（Horizontal Multi-Spindle Bar Automatics）的基礎(chǔ)上，引進(jìn)數(shù)控技術(shù)開(kāi)發(fā)研制的高科技產(chǎn)品。

中國(guó)多軸車(chē)床發(fā)展史

中國(guó)自50年代末60年代初開(kāi)始生產(chǎn)多軸車(chē)床，當(dāng)時(shí)沈陽(yáng)第三機(jī)床廠(chǎng)測(cè)繪前蘇聯(lián)的多軸車(chē)床，到64年自己開(kāi)發(fā)出32mm棒料的C2132.6并投入批量生產(chǎn)。到90年代末，沈陽(yáng)第三機(jī)床廠(chǎng)作為中國(guó)唯一生產(chǎn)多軸車(chē)床的廠(chǎng)家，為汽車(chē)、軸承、軍工等行業(yè)提供了從16mm到63mm各種規(guī)格的多軸車(chē)床近7000臺(tái)，在中國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。80年代，中國(guó)多軸車(chē)床成功打入國(guó)際市場(chǎng)，先后出口到羅馬尼亞400多臺(tái)，美國(guó)近40臺(tái)，還出口到伊朗、也門(mén)等中東地區(qū)。

沈陽(yáng)創(chuàng)新數(shù)控設(shè)備有限公司自主開(kāi)發(fā)的CK2120X6，是規(guī)格為20mm棒料的多主軸數(shù)控車(chē)床，是高科技產(chǎn)品，該產(chǎn)品添補(bǔ)了中國(guó)數(shù)控多軸車(chē)床的空白，是提高中國(guó)制造業(yè)水平不可或缺的高效、自動(dòng)化的機(jī)加設(shè)備。

CK2120X6六主軸數(shù)控車(chē)床

多主軸數(shù)控車(chē)床繼承了傳統(tǒng)機(jī)械多軸車(chē)床高效、自動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，克服了機(jī)械多軸車(chē)床柔性差的缺點(diǎn)。機(jī)械多軸車(chē)床由凸輪控制，它需要樣板刀和螺紋附具等大量專(zhuān)用刀具和附具來(lái)完成零件的加工，零件的生產(chǎn)準(zhǔn)備和換批工作量大、周期長(zhǎng)。數(shù)控多軸用先進(jìn)的伺服電機(jī)取代了凸輪驅(qū)動(dòng)，用數(shù)控直線(xiàn)插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)方式完型面和螺紋加工，用標(biāo)準(zhǔn)刀具取代了樣板刀和專(zhuān)用附具，降低了加工成本，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。

這里用精度、效率和柔性三個(gè)指標(biāo)，對(duì)機(jī)械多軸、單主軸數(shù)控車(chē)床和數(shù)控多軸作出比較：

CK2120X6六主軸數(shù)控車(chē)床的主軸鼓體裝有六根工作主軸，機(jī)床完成一個(gè)工作循環(huán)，主軸鼓體轉(zhuǎn)60°，夾持在工作主軸中的棒料依次經(jīng)過(guò)六個(gè)工位的縱、橫刀架的加工，完成車(chē)削外圓、端面、成形面、切槽、車(chē)螺紋和鉆孔、鉸孔、攻絲等，機(jī)床在切斷工位還可以安裝抓取附具加工零件背面，完成一個(gè)零件的全部工序。機(jī)床工作時(shí)六個(gè)工位的縱、橫十幾把刀具同時(shí)切削，機(jī)床的送料、夾料等輔助動(dòng)作與切削工位的加工同步進(jìn)行，機(jī)床具有很高的工作效率，最短單件加工時(shí)間只有2-3秒。由于工件全部加工在一次裝夾中完成，保證了加工質(zhì)量。

2004年開(kāi)始，沈陽(yáng)創(chuàng)新數(shù)控有限公司對(duì)開(kāi)發(fā)數(shù)控多軸的技術(shù)難度和市場(chǎng)前景作了全面的分析論證，同時(shí)對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)三齒盤(pán)定位做了試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行中間試驗(yàn)，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，掌握了大量的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，為數(shù)控多軸新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)。數(shù)控多軸車(chē)床產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，首先瞄準(zhǔn)了當(dāng)代世界先進(jìn)水平，作到一步到位，德國(guó)DMG、INDEX和瑞士TORNOS的數(shù)控多軸主要有兩種形式：一種主軸傳動(dòng)仍是傳統(tǒng)方式，即六個(gè)主軸由一個(gè)伺服主電機(jī)帶動(dòng)，當(dāng)主軸變速時(shí)幾個(gè)主軸同時(shí)變速；另一種是更為先進(jìn)的電主軸，主軸的速度都可以單獨(dú)控制，可方便的實(shí)現(xiàn)單主軸的定向停車(chē)和變速。后一種方式雖然更適應(yīng)加工有橫向鉆孔、銑槽等工藝要求的零件，但機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，而且此類(lèi)零件并不多，這類(lèi)數(shù)控多軸在市場(chǎng)上占有率較少，中國(guó)近期引進(jìn)的瑞士的TORNOST多主軸數(shù)控車(chē)床都為性?xún)r(jià)比較高的第一種類(lèi)型。

技術(shù)攻關(guān)中，主軸鼓6個(gè)主軸孔和一個(gè)中心孔的加工最為關(guān)鍵。主軸鼓是多軸車(chē)床的心臟，它是保證機(jī)床零件加工精度的基礎(chǔ)。德國(guó)多軸車(chē)床主軸鼓 7 孔位置精度為0.002-0.003mm，前蘇聯(lián)多軸車(chē)床主軸鼓 7 孔位置精度為0.005mm，國(guó)產(chǎn)多軸主軸7 孔精度為0.007mm。新產(chǎn)品CK2120X6主軸鼓 7 孔位置精度定為0.005mm，主軸鼓在瑞士西普座標(biāo)鏜上加工也只能達(dá)到0.01mm左右，創(chuàng)新數(shù)控公司用了高精度鏜模和高精度轉(zhuǎn)盤(pán)等自主技術(shù)來(lái)解決這一難題。

工作主軸是保證機(jī)床正常工作的另一重要部件。由于CK2120X6規(guī)格小，要求主軸轉(zhuǎn)速要達(dá)到6000rpm，這對(duì)主軸孔的加工和主軸的裝配提出了很高的要求，創(chuàng)新數(shù)控公司設(shè)計(jì)了先進(jìn)的套筒主軸，簡(jiǎn)化加工和裝配的難度，套筒主軸是把主軸設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立的工作單元，套筒主軸把主軸、軸承、隔套和主軸密封等零件都裝在一個(gè)套筒內(nèi)，作為一個(gè)獨(dú)立的部件，套筒主軸在機(jī)床總裝前就裝配和測(cè)試完成，可更好地保證質(zhì)量和簡(jiǎn)化裝配工藝。多軸車(chē)床由于刀具多、切削量大，在機(jī)床工作時(shí)主軸在大量的切削液中工作，要求主軸密封要好，套簡(jiǎn)主軸作為獨(dú)立的部件，主軸密封更容易作好。

主軸的旋轉(zhuǎn)由主電機(jī)經(jīng)過(guò)皮帶輪傳至中心傳動(dòng)軸，中心傳動(dòng)軸的尾端裝中心齒輪，中心齒輪與周邊的六個(gè)主軸齒輪嚙合將主電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳至六根工作主軸，工作主軸最高轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)，這時(shí)中心齒輪運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度接近50米/秒，在這么高的速度下傳統(tǒng)的潤(rùn)滑方式完全不起作用，創(chuàng)新數(shù)控公司先后用噴霧潤(rùn)滑、電磁潤(rùn)滑泵和高壓定量噴射潤(rùn)滑油等辦法來(lái)解決這一難題，高速齒輪潤(rùn)滑問(wèn)題的解決，不但攻下了數(shù)控多軸車(chē)床主傳動(dòng)的關(guān)鍵，對(duì)解決其類(lèi)似的機(jī)械結(jié)構(gòu)也有普遍意義。

數(shù)控系統(tǒng)是新產(chǎn)品成敗的又一關(guān)鍵，CK2120X6六主軸數(shù)控車(chē)床選用的是德國(guó)Rexroth（力士樂(lè)）公司的MTX數(shù)控系統(tǒng)，MTX系統(tǒng)有12個(gè)NC通道可同時(shí)執(zhí)行12個(gè)任務(wù)，控制64個(gè)伺服軸，可以最多指定32個(gè)為主軸。系統(tǒng)程序塊處理時(shí)間小于1ms，是一種多過(guò)程、并行控制、高響應(yīng)、高精的高檔數(shù)系統(tǒng)；在新產(chǎn)品中，力士樂(lè)MTX數(shù)控系統(tǒng)控制5個(gè)兩座標(biāo)的復(fù)合刀架、一個(gè)單座標(biāo)的刀架和6個(gè)工具主軸，共17個(gè)直線(xiàn)伺服軸；控制一個(gè)主電機(jī)、4個(gè)工具主軸旋轉(zhuǎn)電機(jī)和一個(gè)轉(zhuǎn)位電機(jī)共6個(gè)旋轉(zhuǎn)伺服軸，共23個(gè)伺服軸。

多主軸數(shù)控車(chē)床是一種高精度、高效率機(jī)床，它有十幾個(gè)過(guò)程幾十個(gè)伺服軸同時(shí)工作，并要求在幾秒種內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)，傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)對(duì)各控制軸的計(jì)算處理只能通過(guò)CPU按順序分配給各軸，這樣就會(huì)產(chǎn)生延遲，很難保證各刀具加工時(shí)間的匹配，如果延遲增大到一定程度，造成實(shí)際值與理論值產(chǎn)生偏差，降底了加工精度。

MTX系統(tǒng)是先進(jìn)的多通道、并行控制系統(tǒng)，它采用了一種所謂虛擬凸輪的理論，對(duì)各伺服直接控制，無(wú)須其它處理轉(zhuǎn)換，避免了加工過(guò)程中的編譯和計(jì)算，消除了控制中的延遲因素，很好的適應(yīng)了CK2120X6的控制要求。

數(shù)控多軸車(chē)床產(chǎn)業(yè)化前景

在中國(guó)，使用傳統(tǒng)多軸最多的是汽車(chē)、軸承、軍工等行業(yè)，還有拖拉機(jī)、紡織機(jī)械、水暖器材、醫(yī)療器械和電聲器材等。一汽、二汽是過(guò)去傳統(tǒng)多軸車(chē)床最大的用戶(hù)，生產(chǎn)如輪胎螺母、球頭銷(xiāo)等汽車(chē)非標(biāo)標(biāo)件；一些為汽車(chē)廠(chǎng)配套的的行業(yè)如油泵油咀、火花塞等也大量采用多軸車(chē)床；北京油泵油咀廠(chǎng)建廠(chǎng)時(shí)有70多臺(tái)多軸車(chē)床，無(wú)錫油泵油咀廠(chǎng)也使用了大量的多軸車(chē)床，南京電磁廠(chǎng)用多軸來(lái)加工火花塞殼體。另外摩托車(chē)行業(yè)也值得關(guān)注，重慶紅宇機(jī)械廠(chǎng)用多軸車(chē)床加工摩托車(chē)軸承。

在軸承行業(yè)，哈爾濱軸承廠(chǎng)和洛陽(yáng)軸承廠(chǎng)是使用多軸車(chē)床的大用戶(hù)，過(guò)去有多軸車(chē)床近百臺(tái)，洛陽(yáng)軸承廠(chǎng)用機(jī)床三廠(chǎng)多軸車(chē)床聯(lián)線(xiàn)的308軸承加工自動(dòng)線(xiàn)是全國(guó)第一條機(jī)械加工自動(dòng)線(xiàn)，機(jī)床三廠(chǎng)開(kāi)發(fā)的16毫米棒料小規(guī)格多軸C2116.6，是專(zhuān)門(mén)為貴州虹山等軸承廠(chǎng)加工微型軸承套圈的，據(jù)了解在福州、廈門(mén)一帶，生產(chǎn)這種微型軸承的廠(chǎng)家很多。

關(guān)于軍工行業(yè)，多軸車(chē)床應(yīng)用比較多的場(chǎng)合是加工炮彈引信，也有加工炮彈彈體和彈殼的，西安慶安公司用過(guò)多軸車(chē)床加工30航炮的彈體，沈陽(yáng)724廠(chǎng)也在使用多軸車(chē)床。

IT產(chǎn)業(yè)的微軸（精密軸）的加工，現(xiàn)在大部分用單軸自動(dòng)車(chē)床，如果用數(shù)控多軸車(chē)床，可以使這些企業(yè)在不增加面積的情況下，加工能力翻倍，這樣的廠(chǎng)家很多，大連大顯精密軸廠(chǎng)就是生產(chǎn)規(guī)模較大的一個(gè)。

在國(guó)外市場(chǎng)方面最有希望是北美地區(qū)。美國(guó)是多軸車(chē)床擁有量最多的國(guó)家，大約有各類(lèi)多軸車(chē)床6萬(wàn)余臺(tái)，現(xiàn)在正處在淘汰更新階段，美國(guó)和加拿大等國(guó)現(xiàn)在都要從歐洲進(jìn)口多軸車(chē)床，因價(jià)格太高而無(wú)法大量引進(jìn)。

原沈陽(yáng)第三機(jī)床廠(chǎng)生產(chǎn)的機(jī)械多軸車(chē)床，在繼出口羅馬尼亞后，90年代開(kāi)始打入美國(guó)市場(chǎng)，當(dāng)時(shí)的機(jī)床三廠(chǎng)與美國(guó)開(kāi)來(lái)(CALEB)公司簽了在美國(guó)銷(xiāo)售國(guó)產(chǎn)多軸車(chē)床的協(xié)議，后來(lái)通過(guò)美國(guó)的一家修理多軸車(chē)床的KEY公司先后在美國(guó)銷(xiāo)售了近40臺(tái)國(guó)產(chǎn)多軸車(chē)床。

多主軸數(shù)控車(chē)床解決了機(jī)械多軸柔性差的問(wèn)題，適應(yīng)當(dāng)前產(chǎn)品更新?lián)Q代快的形勢(shì)。作為過(guò)去大量使用老機(jī)械多軸車(chē)床企業(yè)的替代產(chǎn)品，具有很大的市場(chǎng)潛力。近十幾年來(lái)，很多國(guó)外的汽車(chē)行業(yè)打入中國(guó)市場(chǎng)，在國(guó)內(nèi)投資建廠(chǎng)的企業(yè)，往往要求按國(guó)外的工藝選配加工設(shè)備。多主軸數(shù)控車(chē)床由于它高效自動(dòng)和保證了零件的加工質(zhì)量，是很多汽車(chē)零件加工設(shè)備的首選。上海寶鋼與加拿大合資的科寶汽車(chē)傳動(dòng)軸廠(chǎng)就是一個(gè)典型，加拿大投資方要求按加拿大的生產(chǎn)工藝配備多主軸數(shù)控車(chē)床，由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控多軸價(jià)格的優(yōu)勢(shì)，很多企業(yè)曾表示將采用我們的數(shù)控多軸車(chē)床，類(lèi)似這樣的情況在還有很多。

目前，用于機(jī)加設(shè)備的數(shù)控技術(shù)日趨成熟，中國(guó)購(gòu)買(mǎi)國(guó)外的一些高檔數(shù)控系統(tǒng)也不再受限制，這是開(kāi)發(fā)多主軸數(shù)控車(chē)床的一個(gè)有利條件。

CK2120X6六主軸數(shù)控車(chē)床不僅代表了國(guó)家制造業(yè)的水平，也是市場(chǎng)潛力大的一個(gè)適銷(xiāo)對(duì)路產(chǎn)品。目前歐洲的同類(lèi)產(chǎn)品售價(jià)在600到1500萬(wàn)人民幣左右，而國(guó)產(chǎn)的數(shù)控多軸只在200到300萬(wàn)人民幣之間，這個(gè)價(jià)格國(guó)內(nèi)一些企業(yè)可以接受，在國(guó)際市場(chǎng)也具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

多主軸數(shù)控車(chē)床是一種高效自動(dòng)化的設(shè)備，對(duì)提高人力和物資資源的利用，提高中國(guó)機(jī)加行業(yè)的加工水平都是一個(gè)必不可少的產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。