國(guó)內(nèi)外組合機(jī)床的研究現(xiàn)狀

1、三國(guó)內(nèi)外組合機(jī)床的研究現(xiàn)狀3.1 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)，我們國(guó)家的組合機(jī)床以及其自動(dòng)線， 加工和生產(chǎn)較大批量的箱體類(lèi) 和軸類(lèi)零件是它們的主要工作。 以往的幾十年間， 機(jī)械制造業(yè)由減少產(chǎn)品成本的 競(jìng)爭(zhēng)，發(fā)展到如今的新的產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)， 由于我們加入世貿(mào)組織， 經(jīng)濟(jì)全球化的趨 勢(shì)，我國(guó)的機(jī)床行業(yè)也隨之與世界接軌， 機(jī)械行業(yè)在面臨挑戰(zhàn)的同時(shí)， 同時(shí)也面 臨著新的發(fā)展形勢(shì)：生產(chǎn)的產(chǎn)品技術(shù)更新愈來(lái)愈快， 產(chǎn)品的批量也是愈來(lái)愈小了。 我們國(guó)家的組合機(jī)床總體技術(shù)和發(fā)達(dá)國(guó)家相比， 還存在著很大的差距， 一些高水 平的組合機(jī)床以及自動(dòng)線基本上都是靠進(jìn)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(duì)產(chǎn)品

2、提出了更嚴(yán)格的要求， 人們對(duì)于產(chǎn)品的要求越來(lái)越個(gè)性 化和多樣化。為了滿足和響應(yīng)市場(chǎng)的需求，我們需要不斷推出新的技術(shù)、工藝、 產(chǎn)品，組合機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)品已向柔性化、數(shù)控化發(fā)展。目前，我國(guó)組合機(jī)床已經(jīng) 得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用， 但我國(guó)組合機(jī)床及自動(dòng)線的總體水平要相對(duì)落后于發(fā)達(dá) 國(guó)家。3.2 國(guó)外組合機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)外，組合機(jī)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(jī)床的配置形式現(xiàn)在越來(lái)靈 活，加工的精度也是越來(lái)越高， 機(jī)械加工的效率也是越來(lái)越高了， 組合機(jī)床的主 要發(fā)展動(dòng)態(tài)，概括如下幾個(gè)方面：(1)數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用傳統(tǒng)組合機(jī)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(jī)床已逐漸具有一定柔性。 以數(shù)控編程， 數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工技術(shù)為基礎(chǔ)而發(fā)展起來(lái)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(jì) 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(lái)設(shè)計(jì)主軸進(jìn)給系統(tǒng)和工作滑臺(tái)的工作循環(huán)可顯著提高機(jī)床工作效率。現(xiàn)以各國(guó)數(shù)控技術(shù)發(fā)展為例， 20世紀(jì) 90 年代初期，德國(guó)組合機(jī)床的數(shù)控化 率已經(jīng)達(dá)到了 3

4、2%-39%；同一時(shí)期，美國(guó)大部分的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)已經(jīng)開(kāi)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(dá)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(jī)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(jī)床柔性技術(shù)的飛躍式發(fā)展八十年代， 國(guó)外的加工裝備就已經(jīng)具有了柔性的特點(diǎn)， 就是對(duì)多品種、 大批 量的生產(chǎn)的加工設(shè)備，運(yùn)用了可變、可換，可調(diào)的方法。組合機(jī)床數(shù)控化的普及 在一定程度上促使了組合機(jī)床模塊化的發(fā)展。 一方面，大

5、批量可被隨時(shí)選擇和更 換的數(shù)控通用件被設(shè)計(jì)出來(lái)，如數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)、數(shù)控十字滑臺(tái)等；另一方面，與組 合機(jī)床專(zhuān)用部件相對(duì)應(yīng)，研究制造出了與數(shù)控加工特點(diǎn)相匹配的各種專(zhuān)有部件， 如：數(shù)控機(jī)械手、編碼隨行夾具、可以更換式的多工位主軸箱等。組合機(jī)床模塊 化的出現(xiàn)使得傳統(tǒng)意義上， 組合機(jī)床的通用部件和專(zhuān)用部件都有了一定擴(kuò)展， 方 便了柔性化組合機(jī)床的設(shè)計(jì)， 同時(shí)，機(jī)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(jìn)了組合機(jī)床柔性技術(shù)的發(fā)展。(3)提高工序集中程度和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用國(guó)外在自動(dòng)化技術(shù)方面也有了和好的發(fā)展， 如德國(guó)公司的加工變速箱體的自 動(dòng)線。該自動(dòng)線采用了電液控制閥控制， 其長(zhǎng)度達(dá)到

6、了 18.2m，加工工位已有 12 個(gè)，輸送的最大重量也可達(dá)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(shí)間也只有 25s，對(duì)于提高工序的集中程度， 現(xiàn)代 的技術(shù)中還采用組合機(jī)床加工中心， 十字滑臺(tái)， 多坐標(biāo)通用部件， 移動(dòng)主軸箱等 技術(shù)或在夾具部位設(shè)置刀庫(kù)都可以實(shí)現(xiàn)。3.3 組合機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)組合機(jī)床的分類(lèi)繁多 , 有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)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(tái)式組合機(jī)床等 ; 隨著技術(shù) 的不斷進(jìn)步 , 一種新型的組合機(jī)床柔性組合機(jī)床越來(lái)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(dòng)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(dòng)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(jī)床。另外 , 近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、 數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī) (清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線 ) 等在 組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。 由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合 性很高的高技術(shù)專(zhuān)用產(chǎn)品 , 是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的 , 它涉及到加工工藝、 刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及組合 機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后 , 國(guó)內(nèi)所需的一些高水平

8、組合 機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。 工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大 并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。 因此, 市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、 新工藝 , 研制新 產(chǎn)品, 由過(guò)去的“剛性” 機(jī)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?dòng)化裝備。四 機(jī)床夾具發(fā)展趨勢(shì)夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件， 在機(jī)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(dòng)下， 夾具技術(shù)正朝著高精、 高效、 模塊、組合、通用、 經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。4.1 高精隨著機(jī)床加工精度的提高， 為了降低定位誤差， 提高加工精度， 對(duì)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(dá)

9、77; 5m，夾具支承面的垂直度 達(dá)到 0.01mm/300mm，平行度高達(dá) 0.01mm/500mm。德國(guó)戴美樂(lè)公司制造的 4m 長(zhǎng)、 2m 寬的孔系列組合焊接夾具平臺(tái)，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(dá)± 5 m；瑞士 EROWA柔 性?shī)A具的重復(fù)定位精度高達(dá) 25m。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級(jí)，世界知 名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。 誠(chéng)然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng) 濟(jì)性，夾具有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。4.2 高效為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率， 雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來(lái)越多

10、。 為 了減少工件的安裝時(shí)間， 各種自動(dòng)定心夾緊、 精密平口鉗、杠桿夾緊、 凸輪夾緊、 氣動(dòng)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(kāi)工件只用 12 秒，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，為機(jī)床進(jìn)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(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。 利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、 標(biāo)準(zhǔn)化夾 具元件，快速組裝成各種夾具， 已成為夾具技術(shù)開(kāi)發(fā)的基點(diǎn)。 省工、省時(shí)，節(jié)材、 節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。 模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè) 計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用 CAD 技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶 使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為

11、用戶三維實(shí)體組裝夾具。4.4 通用、經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)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(kuò)展性功能強(qiáng)， 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(jì)性好。五 總結(jié)在國(guó)內(nèi)外組合機(jī)床已發(fā)展成為一個(gè)新興的工業(yè)部門(mén)。 由于技術(shù)、 經(jīng)濟(jì)、 生產(chǎn) 上的原因，早在 50 年代已經(jīng)迅速發(fā)展并具有專(zhuān)門(mén)經(jīng)營(yíng)這項(xiàng)業(yè)務(wù)的企業(yè)。 在技 術(shù)上，由于傳統(tǒng)的普通機(jī)床精度低、 并且不能同時(shí)加工同一零件， 導(dǎo)致生產(chǎn)效率 低。而社會(huì)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(jìn)。 而組合 機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)， 配以少量專(zhuān)用部件， 對(duì)一種或若干種工件按預(yù)先確定 的工序進(jìn)行加工的機(jī)床。 它能對(duì)工件進(jìn)行多刀、 多軸、多面、多工位、同時(shí)加工。 采用組合機(jī)床即能提高生產(chǎn)率又能提高加工精度。 在經(jīng)濟(jì)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(jì)， 而采用組合機(jī)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(jì)效益。在生產(chǎn)上，組合機(jī)床最適合多品種， 中小批量生產(chǎn)， 很符合現(xiàn)代化機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)需要。