2002年以來，四川長征機(jī)床集團(tuán)有限公司與東方汽輪機(jī)廠合作，成功地研制了CX050樅樹型輪槽加工專用銑床、CX052 專用雙軸軸向輪槽數(shù)控銑床、CX054專用單軸軸向輪槽數(shù)控銑床等系列輪槽加工機(jī)床，應(yīng)用于東方汽輪機(jī)廠不同規(guī)格不同類型的汽輪機(jī)輪槽加工，如今，雙方合作正在研制更大規(guī)格的CX056重型多軸核電轉(zhuǎn)子輪槽專用數(shù)控銑床，該機(jī)床性能指標(biāo)達(dá)到德國Corberg和意大利Inseel同類產(chǎn)品先進(jìn)技術(shù)水平，于2007年正式投入使用，用于以東方汽輪機(jī)廠為代表的汽輪機(jī)行業(yè)的核電轉(zhuǎn)子的輪槽加工。

機(jī)床為重型多軸控制的專用數(shù)控銑床，機(jī)床重量達(dá)300余t。其主要加工對象為：單件重量300余t、直徑1500～3500mm的多種大型核電轉(zhuǎn)子。通過9軸的控制完成大型核電轉(zhuǎn)子的多條型面為圓弧的輪槽加工。機(jī)床既要滿足直徑600盤銑刀實(shí)現(xiàn)7000Nm大扭矩的粗加工，也要滿足實(shí)現(xiàn)小直徑的成形銑刀的穩(wěn)定的高精度的數(shù)控插補(bǔ)精加工。此類機(jī)床是國家發(fā)展核電的關(guān)鍵設(shè)備，現(xiàn)均需進(jìn)口，通過開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的此類重型、高精度、多軸控制的核電輪槽專用數(shù)控機(jī)床，不僅可以為汽輪機(jī)行業(yè)提供關(guān)鍵設(shè)備，還能使我國在重型、高精度，多軸控制的數(shù)控專機(jī)的開發(fā)和技術(shù)得以有效提升。這臺產(chǎn)品的研制成功，將使此類產(chǎn)品形成更完整的系列，有效地支撐我國大型電力設(shè)備、清潔能源設(shè)備的發(fā)展。

CX050樅樹型輪槽加工專用銑床

研制起因及過程

2002年5月，東方汽輪機(jī)廠為了滿足生產(chǎn)的急需，并降低產(chǎn)品成本的要求，試探性地與四川長征機(jī)床集團(tuán)公司合作開發(fā)CX050樅樹型輪槽加工專用銑床。該機(jī)床于2003年2月交付使用，經(jīng)過對該設(shè)備的使用，發(fā)現(xiàn)其加工產(chǎn)品的精度滿足要求，機(jī)床使用性能良好，解決了600MW汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子輪槽的加工難題，價(jià)格僅為進(jìn)口機(jī)床的1/3，交貨期僅為10個(gè)月。

鑒于第一臺CX050樅樹型輪槽加工專用銑床應(yīng)用的成功，2003年10月，東方汽輪機(jī)廠再次與四川長征機(jī)床集團(tuán)公司合作開發(fā)更大規(guī)格的CX052 專用雙軸軸向數(shù)控銑床。機(jī)床于2004年7月交付使用，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)要求，并解決了ST高中壓及低壓轉(zhuǎn)子輪槽加工的難題，交貨周期僅為9個(gè)月。

由于第一臺CX050以及第二臺CX052的成功使用，2005年1月，東方汽輪機(jī)廠第三次與四川長征機(jī)床集團(tuán)公司合作開發(fā)給水泵汽輪機(jī)的CX054專用單軸軸向數(shù)控銑床。機(jī)床于2005年7月交付使用，在原有水平基礎(chǔ)上，交貨周期僅為6個(gè)月。

CX052 專用雙軸軸向輪槽數(shù)控銑床

以上產(chǎn)品的使用證明，機(jī)床各項(xiàng)精度、使用性能，達(dá)到了進(jìn)口同類產(chǎn)品的水平，部分指標(biāo)超過了進(jìn)口機(jī)床，并初步形成系列。2006年4月，東方汽輪機(jī)廠決定雙方再次合作開發(fā)更大規(guī)格更高精度的CX056重型多軸核電轉(zhuǎn)子輪槽專用數(shù)控銑床。于2007年中旬正式投入使用。

重型多軸輪槽專用數(shù)控銑床系列產(chǎn)品

CX050樅樹型輪槽加工專用銑床。主要用于加工樅樹型輪槽專用銑床，采用三向立柱移動式結(jié)構(gòu)，配SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)。機(jī)床三個(gè)進(jìn)給方向?qū)к壘鶠榫匦螌?dǎo)軌，采用整體鑲鋼一聚四氟乙烯貼塑滑動導(dǎo)軌副，配有定時(shí)定量潤滑泵，保證導(dǎo)軌充足的潤滑，增加了導(dǎo)軌的耐磨性，使機(jī)床的精度得以長期保持。機(jī)床各大鑄件均采用樹脂砂造型、鑄件結(jié)構(gòu)布筋合理且結(jié)構(gòu)緊湊，使機(jī)床具有足夠的剛度。保證機(jī)床能進(jìn)行滿負(fù)荷切削。

CX052 專用雙軸軸向輪槽數(shù)控銑床——加工雙軸軸向輪槽的專用數(shù)控銑床。

CX054專用單軸軸向輪槽數(shù)控銑床——加工單軸軸向輪槽的專用數(shù)控銑床。

CX056重型多軸核電轉(zhuǎn)子輪槽專用數(shù)控銑床。機(jī)床主軸具有自動刀具夾緊及刀具內(nèi)外冷卻系統(tǒng)并具備安裝角銑頭接口，整機(jī)包含兩個(gè)主機(jī)和一個(gè)分度裝置，整機(jī)重量達(dá)500余t。配置多通道的SIEMENS 840D系統(tǒng)，七個(gè)坐標(biāo)軸用全閉環(huán)控制。主傳動系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)主軸功率55kW，主軸的最大扭矩為7000Nm，主軸最高轉(zhuǎn)速為1500r/min，并具有自動刀具夾緊及刀具內(nèi)外冷系統(tǒng)。進(jìn)給傳動系統(tǒng)的X向、Y向傳動采用具有消隙結(jié)構(gòu)的齒輪、齒條及齒輪箱傳動方式，滿足機(jī)床運(yùn)動部件為35t的驅(qū)動要求。其余四個(gè)方向都采用伺服電機(jī)與大規(guī)格精密滾珠絲杠直聯(lián)的傳動方式，具有剛性好、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。各向?qū)к壘捎脻L動與滑動相結(jié)合的導(dǎo)軌型式，具有快速響應(yīng)性能良好同時(shí)有較好吸振性的特點(diǎn)。采用大跨距的矩型導(dǎo)軌及大包容的結(jié)構(gòu)尺寸，以保證其具有良好的結(jié)構(gòu)剛性。各向?qū)к壘捎梅蛛x式卡緊裝置，并具有獨(dú)立的卡緊導(dǎo)軌。各個(gè)坐標(biāo)軸均采用全閉環(huán)控制。分度裝置采用具有高精度、高穩(wěn)定性及高負(fù)載的數(shù)控分度結(jié)構(gòu)。

產(chǎn)品的主要技術(shù)難點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)

大扭矩、高剛性主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造及調(diào)試技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主軸大功率，主軸大扭矩，并保證主軸精度及穩(wěn)定加工性能。

帶阻尼技術(shù)的滾動導(dǎo)軌副的設(shè)計(jì)、制造及調(diào)試技術(shù)，最終達(dá)到卸荷率0.3，當(dāng)量摩擦系數(shù)0.008。分離式導(dǎo)軌卡緊裝置的設(shè)計(jì)、制造及調(diào)試技術(shù)。

高精度、高穩(wěn)定性、高負(fù)載的分度回轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試技術(shù)。

具有高接觸剛度的結(jié)合面工藝技術(shù)研究。機(jī)床幾何精度調(diào)整補(bǔ)償工藝及定位精度實(shí)現(xiàn)的保證工藝。

重型機(jī)床熱變形規(guī)律及對策研究。

重型、多軸、高精度的數(shù)控銑床機(jī)電聯(lián)調(diào)技術(shù)的研究。

高強(qiáng)度、低應(yīng)力基礎(chǔ)鑄件及鑄件內(nèi)應(yīng)力變化規(guī)律及對策的研究。

大型零件的加工工藝的研究。

CX054專用單軸軸向輪槽數(shù)控銑床

研制意義

重型多軸輪槽專用數(shù)控銑床系列產(chǎn)品用于以東方汽輪機(jī)廠為代表的汽輪機(jī)行業(yè)的轉(zhuǎn)子的輪槽加工。通過開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的此類重型、高精度、多軸控制的輪槽專用數(shù)控機(jī)床系列，能使重型、高精度，多軸控制的數(shù)控機(jī)床的開發(fā)和共性關(guān)鍵技術(shù)得以有效提升。

此系列產(chǎn)品研制成功后，可推廣到國內(nèi)所有汽輪機(jī)生產(chǎn)行業(yè)，為汽輪機(jī)行業(yè)提供關(guān)鍵設(shè)備，滿足國家發(fā)展電力特別是核電的需要。同時(shí)與國外同類機(jī)床相比，售價(jià)僅為進(jìn)口機(jī)床的1/3左右。

重型多軸輪槽專用數(shù)控銑床系列產(chǎn)品研制成功，將為國家發(fā)展核電產(chǎn)業(yè)提供關(guān)鍵設(shè)備，滿足汽輪機(jī)行業(yè)對此類關(guān)鍵設(shè)備的需要，提高我國的加工工藝裝備水平。不僅可以全面替代進(jìn)口，節(jié)省外匯，還可以防止國外對我國重型數(shù)控機(jī)床進(jìn)口的封鎖。

通過本項(xiàng)目的技術(shù)研究開發(fā)，將解決我國數(shù)控機(jī)床，特別是大型數(shù)控機(jī)床所存在的一些共性技術(shù)問題，促使在重型、高精度，多軸控制的數(shù)控專機(jī)的開發(fā)和技術(shù)得以有效提升，有利于提高我國數(shù)控機(jī)床水平，并以此作為在大型、高檔數(shù)控機(jī)床開發(fā)和生產(chǎn)上，趕超國際先進(jìn)水平的一個(gè)重要突破口，為樹立我國機(jī)床行業(yè)在國際上的良好形象，起到重要的作用。