一、大天数控立项的背景和意义
1、复合机床立项的背景
风电、核电、水电、高铁等新兴产业的大型基础零件；航空发动机制造中涉及各种结构复杂的整体机匣、叶片、叶盘；飞机制造的机翼、机身、尾翼大件的加工，需要在多种大规格数控加工中心、镗铣中心和坐标磨床上独立进行。此类复杂零件在制造过程中面临以下主要问题：工艺过程复杂，某些零件需要数十至数百个工序才能完成加工。
因此，新能源、航空航天、汽车等行业复杂形状零件对切削加工过程的高效、高精有着极为迫切的需求。目前合理的加工工艺是在数控复合机床上（包括高精高效高档数控复合机床），工件一次安装完成平面的粗/半精/精加工，或完成孔系的粗/半精/精加工，或完成孔系的高效加工。
2、复合机床技术先进性
复合机床是面向复杂形状工件加工，将控制坐标多轴化，用工序集成的方法提高生产效率与加工精度，提高机床的附加价值的一种高效装备。采用复合机床实现一次装夹完成大部甚至全部加工工序，减少安装定位误差，提高了工件加工精度，有效避免了多工序加工中零件上下料装卸，缩短了加工周期，同时节约了装备成本和作业面积。日本森精机公司对发动机叶轮的不同加工方式进行对比后发现，采用复合加工机床比传统铣削中心+车床加工能提高效率30%左右，同时降低电能消耗20%以上。预计现有的加工中心和数控车床一半以上将被数控复合加工机床替代，并可达到加工中心匹敌的生产、销售规模。
3、数控复合机床开发的意义
高精高效高档数控复合机床是提高新兴产业大型基础零件，复杂形状工件加工效率、保证精密质量要求的重要设备，能一次装夹实现钻孔、镗削、精磨等工序。相关统计显示，目前我国需求量最大的是各种数控复合装备（包括高精高效高档数控复合机床），特别是大型数控复合机床。目前，大型复合机床制造技术主要由德、日、美、瑞、意等少数国家掌握，我国市场需求主要依赖进口。本项目对促进我国高端数控设备的研发与产业化具有重要意义，符合当前技术和产业发展趋势，主要表现在：
（1）国家重视高档数控机床的开发：我国“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项在2009年度、2011年度共支持超过10项相关课题；充分体现了国家对高档数控复合机床国产化高度重视。本项目的开发一是促进企业技术进步与产业发展，提高相关生产企业的技术档次和产品的国际竞争力。
（2）浙江省历来重视高档数控设备工程化和产业化，浙江省科技重大专项长期支持包括复合机床在内的高档数控设备和关键功能部件的科技攻关。基于我省既有的行业优势，利用已取得科研成果和工程化成果，开展产学研合作，继续深入开展高档数控机床的研究开发，进行产业化生产验证，形成复合机床产业集群，有利于促进我省制造业向高端和前沿转型。
（3）项目实施能够建立和培养一批数控复合机床设计和工程技术队伍。项目将吸引一批国内外从事数控领域技术研究开发、设计和试验的优秀专业技术队伍，为我省培养大批高档数控专业人才，为今后高档数控机床的自主研发提供有效的设计方法和经验。
二、大天数控复合机床的系列化开发
项目所开发机床的系列化、多样化，需要研究各种型号的复合机床的快速重构及功能的柔性配置技术。本项目拟先研究数控龙门复合机床基本型的设计及配置技术，然后将其扩展形成立式数控龙门复合机床、立卧数控龙门复合机床、五轴联动复合机床、五面体加工复合机床。本部分研究内容包括：基本型、立式与立卧复合机床柔性配置与功能系统的优化设计。
1、基本型复合龙门机床的结构特点：顶级刚性机床门式结构，刀库与主轴复合安装
2、立式复合龙门机床的结构特点：横梁上配置两个立式主轴装置
3、立卧复合龙门机床的结构特点：复合机床配置立式与卧式主轴装置
4、五轴联动复合龙门机床的结构特点：立式复合机床配置五轴头或五轴工作台
5、五面体复合龙门机床的结构特点：立卧复合机床工作台上配置数控工作台
（一）高精高效基本型龙门
性能特点：
GQ系列是一种新颖刀库与主轴复合的龙门机 床，Y向比850加大20%，加工范围获得扩展，结构更紧凑，刚性优良，精度高，占地小，是主流立加1055/850高速高精加工的更新换代产品。
结构特性：
1、喉深比立加小38%，主轴刚性好；工作台100%支撑，切削稳定性好，加工精度高，适用于高速切削、重切削与高精切削。
2、高精轻小龙门采用8000rpm主轴，高速轻小龙门采用12000rpm以上主轴，主轴不采用ZF齿轮箱。
3、圆盘式或斗笠式刀库与主轴复合在在滑鞍上，提高换刀速度。
4、X向为横梁行程，前开门操作方便，操作习惯与立加一致。
（二）立式复合龙门机床
性能特点：
GQB系列以立式双主轴复合结构为特点，采用BT40/BT30/电主轴，作为模具龙门与大中型立式加工中心的升级产品，具有效率翻倍的优势。
结构特点：
具有轻小龙门的结构特性与立式双主轴复合。适用范围：适用轴对称与中心对称分布的模具与零件加工，带刀库适用相同零件的复合高效加工。
（三）立卧复合龙门机床
性能特点：
立卧复合多主轴加工生产效率高，特别适用于提高箱体类零件孔系中心线同面度与垂直度。
结构特点：
1、立卧多主轴复合，工件一次安装同时对两个面加工；生产效率高；数控系统采用发那科系统。
2、立卧主轴复合用于加工立式与卧式孔系的箱体零件，加工精度提高。
3、可以发展淬火、检测、磨削等多功能复合龙门；发展高速复合龙门、高精复合龙门。
4、可以发展自动扫描、自动检测、故障自动诊断等智能化复合机床。
（四）五轴联动复合龙门机床
结构特点：
1、机床基型为立卧复合加工中心，具有立式与卧式复合加工的优良性能。
2、在立式主轴上可以安装五轴铣头，实现五轴联动的立卧复合高效加工。
3、在机床上可以安装回转工作台，实现五轴联动的高效、低成本复合加工。
（五）五面体复合龙门机床
机床特点：
1、适用于底座、箱体与异形零件安装后，同时对工件上面与侧面复合加工，提高生产效率。
2、适用于工件一次安装在数控回转工作台进行五面体或任意多面体加工，减少定位误差，提高加工精度。
3、本机床采用卧式主轴装置或伸缩式主轴对工件进行切削，比现有五面体机床方案刚性好，能实现底座、箱体等零件的高精高效五面体加工。
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