國內(nèi)外組合機床的研究現(xiàn)狀

1、三國內(nèi)外組合機床的研究現(xiàn)狀3.1 國內(nèi)組合機床發(fā)展現(xiàn)狀在國內(nèi)，我們國家的組合機床以及其自動線， 加工和生產(chǎn)較大批量的箱體類 和軸類零件是它們的主要工作。 以往的幾十年間， 機械制造業(yè)由減少產(chǎn)品成本的 競爭，發(fā)展到如今的新的產(chǎn)品的競爭， 由于我們加入世貿(mào)組織， 經(jīng)濟全球化的趨 勢，我國的機床行業(yè)也隨之與世界接軌， 機械行業(yè)在面臨挑戰(zhàn)的同時， 同時也面 臨著新的發(fā)展形勢：生產(chǎn)的產(chǎn)品技術(shù)更新愈來愈快， 產(chǎn)品的批量也是愈來愈小了。 我們國家的組合機床總體技術(shù)和發(fā)達國家相比， 還存在著很大的差距， 一些高水 平的組合機床以及自動線基本上都是靠進口， 這樣導(dǎo)致投資規(guī)模和產(chǎn)品成本都大 大提高。并且用戶對產(chǎn)品

2、提出了更嚴格的要求， 人們對于產(chǎn)品的要求越來越個性 化和多樣化。為了滿足和響應(yīng)市場的需求，我們需要不斷推出新的技術(shù)、工藝、 產(chǎn)品，組合機床行業(yè)的產(chǎn)品已向柔性化、數(shù)控化發(fā)展。目前，我國組合機床已經(jīng) 得到越來越廣泛的應(yīng)用， 但我國組合機床及自動線的總體水平要相對落后于發(fā)達 國家。3.2 國外組合機床發(fā)展現(xiàn)狀在國外，組合機床的發(fā)展則更為迅速，保證產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率，性能等 各種因素的前提下， 正大步向更高層次的方向發(fā)展。 機床的配置形式現(xiàn)在越來靈 活，加工的精度也是越來越高， 機械加工的效率也是越來越高了， 組合機床的主 要發(fā)展動態(tài)，概括如下幾個方面：(1)數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用傳統(tǒng)組合機床的控制系統(tǒng)

3、由繼電器電路組成， 數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)使控制系統(tǒng)產(chǎn) 生了翻天覆地的變化， 傳統(tǒng)意義上的組合機床已逐漸具有一定柔性。 以數(shù)控編程， 數(shù)控機床和數(shù)控加工技術(shù)為基礎(chǔ)而發(fā)展起來的數(shù)字化制造與以 CAD(Computer Aided Design) 和 CAE(Computer Aided Engineering) 技術(shù)為核心的數(shù)字化設(shè)計 相輔相成。利用編程方便、可靠性高的可編程控制器 PLC(Programmable Logic Controller) 來設(shè)計主軸進給系統(tǒng)和工作滑臺的工作循環(huán)可顯著提高機床工作效率。現(xiàn)以各國數(shù)控技術(shù)發(fā)展為例， 20世紀 90 年代初期，德國組合機床的數(shù)控化 率已經(jīng)達到了 3

4、2%-39%；同一時期，美國大部分的汽車發(fā)動機制造企業(yè)已經(jīng)開始 采用了占 25%的柔性生產(chǎn)系統(tǒng) FMS(Flexible Manufacturing System) 和占 25%的 可謂可變生產(chǎn)線 FTL(Flexible Transfer Line),數(shù)控化率達到企業(yè)總比率的一半。數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用， 保證了組合機床的工作可靠性， 提高了加工精度及其 生產(chǎn)效率。( 2)組合機床柔性技術(shù)的飛躍式發(fā)展八十年代， 國外的加工裝備就已經(jīng)具有了柔性的特點， 就是對多品種、 大批 量的生產(chǎn)的加工設(shè)備，運用了可變、可換，可調(diào)的方法。組合機床數(shù)控化的普及 在一定程度上促使了組合機床模塊化的發(fā)展。 一方面，大

5、批量可被隨時選擇和更 換的數(shù)控通用件被設(shè)計出來，如數(shù)控回轉(zhuǎn)臺、數(shù)控十字滑臺等；另一方面，與組 合機床專用部件相對應(yīng)，研究制造出了與數(shù)控加工特點相匹配的各種專有部件， 如：數(shù)控機械手、編碼隨行夾具、可以更換式的多工位主軸箱等。組合機床模塊 化的出現(xiàn)使得傳統(tǒng)意義上， 組合機床的通用部件和專用部件都有了一定擴展， 方 便了柔性化組合機床的設(shè)計， 同時，機床的模塊化也逐漸成為了數(shù)控化的重要基 礎(chǔ)，二者相輔相成，極大的促進了組合機床柔性技術(shù)的發(fā)展。(3)提高工序集中程度和自動化技術(shù)的應(yīng)用國外在自動化技術(shù)方面也有了和好的發(fā)展， 如德國公司的加工變速箱體的自 動線。該自動線采用了電液控制閥控制， 其長度達到

6、了 18.2m，加工工位已有 12 個，輸送的最大重量也可達到 7000kg，輸送的最快速度為 45.6m/min, 輸送的步 距為 1400mm，兩步距間的輸送時間也只有 25s，對于提高工序的集中程度， 現(xiàn)代 的技術(shù)中還采用組合機床加工中心， 十字滑臺， 多坐標通用部件， 移動主軸箱等 技術(shù)或在夾具部位設(shè)置刀庫都可以實現(xiàn)。3.3 組合機床發(fā)展趨勢組合機床的分類繁多 , 有大型組合機床和小型組合機床 , 有單面、雙面、三 面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式 , 還有多工位回轉(zhuǎn)臺式組合機床等 ; 隨著技術(shù) 的不斷進步 , 一種新型的組合機床柔性組合機床越來越受到人們的青睞 , 它應(yīng)用多位主軸箱、

7、可換主軸箱、 編碼隨行夾具和刀具的自動更換 , 配以可編程 序控制器 (PLC)、數(shù)字控制 (NC)等, 能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng) , 并能 靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機床。另外 , 近年來組合機床加工中心、 數(shù)控組合機床、機床輔機 (清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線 ) 等在 組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。 由于組合機床及其自動線是一種技術(shù)綜合 性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品 , 是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計的 , 它涉及到加工工藝、 刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國組合機床及組合 機床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達國家要相對落后 , 國內(nèi)所需的一些高水平

8、組合 機床及自動線幾乎都從國外進口。 工藝裝備的大量進口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴大 并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。 因此, 市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、 新工藝 , 研制新 產(chǎn)品, 由過去的“剛性” 機床結(jié)構(gòu) , 向“柔性”化方向發(fā)展 , 滿足用戶需求 , 真 正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。四 機床夾具發(fā)展趨勢夾具是機械加工不可缺少的部件， 在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、 智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下， 夾具技術(shù)正朝著高精、 高效、 模塊、組合、通用、 經(jīng)濟方向發(fā)展。4.1 高精隨著機床加工精度的提高， 為了降低定位誤差， 提高加工精度， 對夾具的制 造精度要求更高。 高精度夾具的定位孔距精度高達

9、77; 5m，夾具支承面的垂直度 達到 0.01mm/300mm，平行度高達 0.01mm/500mm。德國戴美樂公司制造的 4m 長、 2m 寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為± 0.03mm；精密平口鉗的平行 度和垂直度在 5m 以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達± 5 m；瑞士 EROWA柔 性夾具的重復(fù)定位精度高達 25m。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知 名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。 誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng) 濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。4.2 高效為了提高機床的生產(chǎn)效率， 雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多

10、。 為 了減少工件的安裝時間， 各種自動定心夾緊、 精密平口鉗、杠桿夾緊、 凸輪夾緊、 氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具， 加緊和松開工件只用 12 秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件 加工創(chuàng)造了條件。4.3 模塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。 利用模塊化設(shè)計的系列化、 標準化夾 具元件，快速組裝成各種夾具， 已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。 省工、省時，節(jié)材、 節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。 模塊化設(shè)計為夾具的計算機輔助設(shè) 計與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用 CAD 技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶 使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設(shè)計，為

11、用戶三維實體組裝夾具。4.4 通用、經(jīng)濟夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。 采用模塊、 組合式的夾具系統(tǒng)， 一次性投 資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、 可重構(gòu)性及可擴展性功能強， 應(yīng)用范圍廣， 通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。五 總結(jié)在國內(nèi)外組合機床已發(fā)展成為一個新興的工業(yè)部門。 由于技術(shù)、 經(jīng)濟、 生產(chǎn) 上的原因，早在 50 年代已經(jīng)迅速發(fā)展并具有專門經(jīng)營這項業(yè)務(wù)的企業(yè)。 在技 術(shù)上，由于傳統(tǒng)的普通機床精度低、 并且不能同時加工同一零件， 導(dǎo)致生產(chǎn)效率 低。而社會生產(chǎn)力的巨大發(fā)展要求制造技術(shù)向高精度與高效率方向前進。 而組合 機床是以通用部件為基礎(chǔ)， 配以少量專用部件， 對一種或若干種工件按預(yù)先確定 的工序進行加工的機床。 它能對工件進行多刀、 多軸、多面、多工位、同時加工。 采用組合機床即能提高生產(chǎn)率又能提高加工精度。 在經(jīng)濟上， 如果就設(shè)備以淘汰 的形式更換為新設(shè)備則耗資巨大， 很不經(jīng)濟， 而采用組合機床加以現(xiàn)代化， 為中 小型企業(yè)和大企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。在生產(chǎn)上，組合機床最適合多品種， 中小批量生產(chǎn)， 很符合現(xiàn)代化機械制造業(yè)的生產(chǎn)需要。