大型数控龙门加工中心的研发
项目立项书
立项时间：2011年12月15日
立项部门：研发中心
一、立项依据
（一） 国内外现状、水平和发展趋势
上世纪80年代以后，由于引进了日本FANUC、德国SIEMENS等公司的数控系统、直流进给伺服电机和主轴电机及其伺服单元之后，数控系统的可靠性有了很大提高，但就整机而言，可靠性还不够高。随着加工中心技术的进步和配套的完善，国内生产企业注意到了采用标准功能部件来取代产品的某些部件，同时优先选择世界知名公司的名牌产品(如：数控系统、滚动直线导轨、滚珠丝杠、轴承、ATC装置、液压气动元件、电气元件和检测元件等)作为配套，提高了国产加工中心的档次和可靠性，在一定程度上缩短了与国外同类产品的差距。当前，国产加工中心的可靠性与国外同类产品相比依然不高。除此以外，还有整机防护与密封、外观粗糙、整体造型不尽如意等缺陷，在一定程度上影响了国产加工中心的市场竞争力。随着国民经济的持续发展和国家对国产数控机床的大力支持，我国许多重要行业对龙门加工中心和数控龙门镗铣床的需求愈来愈大。所以国内不少从未涉及制造龙门镗铣床的厂家，都纷纷上阵，通过引进技术、合作生产等形式，开发研制各种龙门加工中心和数控龙门镗铣床，满足广大用户的需求。
（二）项目研究开发目的和意义
由于龙门加工中心随着规格的增大，加工时所产生的振动也增大，影响机身的刚性及移动的稳定性，限制了往大型龙门加工中心发展的速度。目前市场上供应的主要规格范围是工作台宽度为800-5000毫米，长度为2000-28000毫米等各种规格尺寸的产品。应该指出，在国内生产的龙门加工中心和数控龙门镗铣床中，90%左右的规格都集中在1000-2000毫米尺寸段，而95%的品种几乎都是横梁固定工作台移动式。相比之下，工作台宽度在3米以上，尤其是宽度为4000-5000毫米的动梁式大型龙门加工中心和数控龙门镗铣床，技术难度较大，技术含量较高。为了解决以上问题，我公司开展了大型数控龙门加工中心的研发，该项目的研发将带动国内加工中心的技术进步，提升装备制造质量水平。本项目的目的就是研究和设计大型龙门加工中心系列机型的基础平台，在这个平台上，系列龙门加工中心基本型号的机床和应客户要求搭载的特殊选项及今后硬件的发展更新条件下，都能够很好地实现性能参数优于国标，并且能够快速响应市场需求。
（三）项目达到的技术水平及市场前景
本项目研发的大型数控龙门加工中心系列机床，是指X轴横向行程有3米、4米、5米、6米，Y轴纵向行程2.7米的机型。随着航空、飞机、汽车、风电、游艇的领域的快速发展，对设备的规格型号大小的需求也越来越大，为满足日益发展的各行各业需求，特立本项目。本项机型整机布局合理，外形美观，操作方便；三轴全行程设计，加强机身刚性，有效的避免加工时，所产生的振动；适用行业广，及社会需求量大，具有很好的市场前景。
本项目大型数控龙门加工中心技术是可大幅提升加工时的刚性及移动的稳定性，是市场迫切需求的产品，市场前景巨大，通过该技术的实施将大大提升公司相关产品的销售及销售利润。
二、研究开发内容和目标
（一） 项目主要内容及关键技术
本项目研发的大型数控龙门加工中心采用三轴全行程设计，三轴采用线性滚柱滑轨，其中X轴采用三线轨15个滑块设计，Y轴线轨排列方式采用垂直与水平组合，Z轴采用方滑枕全箱型结构，四条滑轨，加强机身刚性，有效的避免加工时所产生的振动，大幅提升加工时的刚性及移动的稳定性。X轴利用进口精密行星齿轮减速机，主轴箱上下移动配重方式采用油压加氮气。线性导轨具有零间歇特性，用于圆弧切削、斜面切削等，加工效果表面纹路较均匀。线性导轨是以滚动代替传统的滑动技术，具有摩擦阻力小，方向移动灵敏的特点。线轨的高刚性使其在使用中磨损量小、寿命长，适合于配置在高速进给系统的加工环境。
本项目的大型数控龙门加工中心通过在阶梯式横梁的正面的上、下两端分别设置呈阶梯状设置的两安装部，且该上端的安装部相对于该下端的安装部向内缩，安装机床头部时，可使机床的主轴尽量靠近主柱，从而有效提高机床的精度持久性和稳定性。并且，在不增加横梁正面铸件厚度的情况下，可保证横梁具有足够的刚性，使龙门机床既能满足重负载切削，同时又能够用于精密加工。
（二） 技术创新点
1、三轴采用线性滚柱滑轨，具有高刚性、低噪音、低磨损等特性，可快速位移及获得最佳回圈精度，其中X轴采用三线轨15个滑块设计；Y轴线轨排列方式采用垂直与水平组合，大幅提高滑座移动的稳定性；Z轴采用方滑枕全箱型结构，四条滑轨，大幅提升加工时的刚性及移动的稳定性。
2、X轴利用进口精密行星齿轮减速机，替代传统的直传或者皮带传动，提高马达输出扭力的同时，保证工作台移动的精确性。
3、主轴箱上下移动配重方式采用油压加氮气，提升配重的稳定性及快速反应的灵活性。
（三）主要技术指标或经济指标
X轴行程：3200/4200/5200/6200mm，Y轴行程：3200mm，Z轴行程：1000mm
工作台尺寸：3000(4000/5000/6000)×2500mm
主轴马达功率：22kw
主轴转速:6000rpm
三轴马达功率X/Y/Z:9/7/6kw
切削速度：6m/min
快速进给速度：12m/min
数控系统：FANUC 18I
三、研究开发方法及技术路线
本项目的大型数控龙门加工中心包括主轴、立柱、阶梯式横梁、滑座及机床头部，该阶梯式横梁设于该立柱上，该滑座安装在该阶梯式横梁上并可相对阶梯式横梁沿水平方向运动，该机床头部安装在该滑座上并可相对滑座沿竖直方向运动，该阶梯式横梁的正面的上、下两端分别设有呈阶梯状设置的两安装部，该上端的安装部相对于该下端的安装部向内缩，该滑座通过该两安装部安装于该阶梯式横梁上。阶梯式横梁的正面包括与该上端的安装部相连接的竖直部、及连接于该竖直部与该下端的安装部之间的倾斜部。通过在阶梯式横梁的正面的上、下两端分别设置呈阶梯状设置的两安装部，且该上端的安装部相对于该下端的安装部向内缩，安装机床头部时，可使机床的主轴尽量靠近主柱，从而有效提高机床的精度持久性和稳定性。并且，在不增加横梁正面铸件厚度的情况下，可保证横梁具有足够的刚性，使龙门机床既能满足重负载切削，同时又能够用于精密加工。
本项目的大型数控龙门加工中心采用三轴全行程设计，三轴采用线性滚柱滑轨，具有高刚性、低噪音、低磨损等特性，可快速位移及获得最佳回圈精度，其中X轴采用三线轨15个滑块设计；Y轴线轨排列方式采用垂直与水平组合，大幅提高滑座移动的稳定性；Z轴采用方滑枕全箱型结构，四条滑轨，大幅提升加工时的刚性及移动的稳定性。X轴利用进口精密行星齿轮减速机，替代传统的直传或者皮带传动，提高马达输出扭力的同时，保证工作台移动的精确性。主轴箱上下移动配重方式采用油压加氮气，提升配重的稳定性及快速反应的灵活性。
润滑油路系统通过在过滤器前后两端的油路上都加装压力开关检测仪，当只要有一个压力开关检测仪异常时，即输出压力或保持压力未达到设定值，控制器会自动报警并阻断下行指令，以保护数据机床不在润滑不足的情况下运行，另外，两个压力开关检测仪的所测压力数数值可以通过控制器进行对比，通过对比结果，可判断是否有油路堵塞，以方便及时排除，以免造成润滑不良等现象。
四、现有研究开发基础
公司成立情况介绍、公司主营产品介绍、公司研发部情况介绍和研发成果介绍。
五、研究开发项目组人员名单
项目负责人：
研发人员：
六、计划工作进度
1、201X年1月-201X年6月 进行产品初步结构设计。
2、201X年7月-201X年11月 进行产品核心结构的研究。
3、201X年12月-201X年8月 进行产品试验及结构修正。
4、201X年9月-201X年11月 进行产品最终试验。
5、201X年12月 解决产品的遗留问题，完成项目研发。