柔性操刀，即靈活性摔刁。時至今日，廣義的講是指生產(chǎn)系統(tǒng)或者生產(chǎn)企業(yè)乃至全球制造系統(tǒng)對變化的市場和變化的需求的應(yīng)變能力净蚤，是衡量其在激烈市場競爭中的生命力 的重要指標钥组。但是最初所談的柔性，僅僅是指機床的柔性今瀑，即指某一機床進行變更以適應(yīng)加工不同工件的能力程梦。柔性技術(shù)的發(fā)展和柔性概念的不斷變化都是由于社會對產(chǎn)品需求的多樣 性與產(chǎn)品的多變性所致。對一臺機床設(shè)備或一個生產(chǎn)系統(tǒng)而言橘荠，究竟如何理解與選定它的柔性乞贡，應(yīng)由獲得柔性的經(jīng)濟性所決定，也就是必須考慮使機床所作出“適應(yīng)”和“改變”的得與失克酿，不可不考慮代價而盲目追求為一切可能發(fā)生的變化作好準備颅唇。本文僅以組合機床的柔性化進展談?wù)勅绾握_理解和選定組合機床的柔性。

　　1 組合機床柔性化的回顧

　　對組合機床及其自動線來講限匕，柔性化的重要目標和貢獻就是通過NC和CNC由剛性自動化過 渡到柔性自動化西练。具體就是用數(shù)控和編程代替凸輪和擋鐵，主要通過軟件的改變使多品種中 小批量生產(chǎn)得以實現(xiàn)自動化以及大量生產(chǎn)走向柔性化困荤。

　　各種形式的柔性組合機床

　　眾所周知然板，傳統(tǒng)的組合機床屬剛性的專用機床待讲，它主要由一些具有獨立功能的通用部件及 少許專用部件構(gòu)成的，是典型的模塊化機床新掸。通過給通用部件(或模塊)賦以柔性，使其成為 柔性通用部件瞒礼，用這些柔性通用部件就可構(gòu)成多種形式的柔性組合機床教九。

　　數(shù)控轉(zhuǎn)塔組合機床

　　數(shù)控轉(zhuǎn)塔組合機床是由數(shù)控轉(zhuǎn)塔動力頭、數(shù)控滑臺及其它通用部 件組成的芯勘。由于轉(zhuǎn)塔動力頭有單軸和多軸的箱靴，有立式、臥式荷愕、傾斜式的衡怀，故可構(gòu)成多種形 式的數(shù)控轉(zhuǎn)塔組合機床。通過轉(zhuǎn)塔頭的轉(zhuǎn)位即可對同一工件進行多工序的加工安疗，也可在不同 的工位加工不同的工件抛杨。因為工序要求的行程、進給速度及切削速度等用數(shù)控和數(shù)控編程來 實現(xiàn)荐类，所以具有較高的靈活性怖现，適用于小批量多品種或中小批量少品種乃至單品種的加工， 有較好的應(yīng)用推廣價值玉罐。它的缺點是屈嗤，由于受轉(zhuǎn)塔頭結(jié)構(gòu)限制，轉(zhuǎn)塔頭的工位數(shù)不能太多吊输， 當加工工序較多時饶号，就需配置多臺數(shù)控轉(zhuǎn)塔機床。

　　數(shù)控自動更換多軸箱組合機床

　　多軸加工是組合機床獲得高生產(chǎn)率的主要手段季蚂。但多軸箱上主軸種類对轴、數(shù)量及布置是按特 定被加工零件設(shè)計的，因而具有專用性肥刻，故人們提到的傳統(tǒng)組合機床均屬高效專用機床青竹。如 何使其具有柔性又不失其高效率，除開發(fā)了前述的數(shù)控轉(zhuǎn)塔組合機床外冗吟，又開發(fā)了數(shù)控更換 多軸箱組合機床俱报。由于這種機床的多軸箱只有在機床處于加工中它才與動力箱連接構(gòu)成切削 頭。所以演侍，從理論上講哼狰，可更換的多軸箱數(shù)量是不受限制的，從而具有更大的靈活性色递。

　　這種機床的布局與常規(guī)的組合機床一樣痊追，可以是立式的祷书，也可以是臥式的，多軸箱庫可 以采用環(huán)狀掛在動力箱上隨滑臺運動(從外形上看與數(shù)控轉(zhuǎn)塔組合機床相同)蛆狱，也可以獨立設(shè) 置水平布置的多軸箱庫舔艾。通過自動換箱裝置實現(xiàn)庫中多軸箱與切削頭上的多軸箱的自動更換 。更換順序以加工需要而定洪囤，掛在動力箱上的環(huán)狀多軸箱庫如嫌動力箱數(shù)量不夠用徒坡，亦可以 再附設(shè)一個水平布置的多軸箱庫，并與環(huán)狀多軸箱庫實現(xiàn)多軸箱的自動交換瘤缩。這種柔性組合 機床很適合中小批量多品種或中大批量輪番生產(chǎn)箱體類零件采用喇完。

　　數(shù)控換刀和換箱復(fù)合式組合機床

　　此類柔性組合機床實際是將加工中心和組合機床巧妙地結(jié)合在一起組成的，即保持了組合 機床的高效又兼?zhèn)淞思庸ぶ行牡母呷嵝园　Q刀主要是為較大直徑單軸孔的半精鏜和精鏜锦溪。對 于批量較小、品種較多府怯、又要做到按定單生產(chǎn)的企業(yè)用來加工同族中大型箱體類零件是很適 用的刻诊。既可減少設(shè)備投資又可提高設(shè)備利用率，具有較好的靈活性和經(jīng)濟性牺丙。

　　三坐標加工模塊和三坐標加工單元

　　對柔性生產(chǎn)線來講坏逢，柔性包括兩個含義：一是加工族系零件的靈活性，即實現(xiàn)同類同族系 零件的多品種加工赘被；二是加工過程的靈活性是整，即某工位出現(xiàn)故障時，用另外工位執(zhí)行需要工 序的能力砍篇，也就是常談的“互替”功能以叛。這一方面可通過重新設(shè)計組合機床使它具備柔性來 實現(xiàn)，另一方面可設(shè)計一種多軸加工模塊笛蛋，來填補加工中心和組合機床之間的空缺疼喝，三坐標 加工模塊就是在這種設(shè)想中研制出來的。

　　帶換刀裝置的三坐標加工模塊绢拓，其加工主軸可實現(xiàn)X我值、Y、Z三個坐標軸的運動然怕，刀具 亦可 自動更換岸零，對加工族系零件有較大的靈活性。它一出現(xiàn)就受到用戶的極大歡迎鱼灶。這種加工模 塊配以固定工作臺可組成三坐標加工單元竞蹲，配以回轉(zhuǎn)工作臺或回轉(zhuǎn)夾具亦可組成四軸、五軸 加工單元信高。既可獨立使用又可納入組合機床自動線闸衫，成為柔性自動線(FTL)涛贯，是一種非常有 前途的柔性加工設(shè)備。

　　組合機床柔性化的新發(fā)展--大量生產(chǎn)的柔性化

　　在努力實現(xiàn)中小批量多品種生產(chǎn)柔性化的同時蔚出，國外一些大組合機床制造廠家正在奮力追 求大量生產(chǎn)的柔性化弟翘。值得指出的是，大量生產(chǎn)走向柔性化并不意味著傳統(tǒng)的組合機床自動 線就要淘汰骄酗，相反很有可能在逐漸形成全球制造系統(tǒng)的過程中稀余，由于它在大量生產(chǎn)中擁有可 獲得低成本這一獨特的優(yōu)點而更具生命力。當然酥筝，作為機械制造廠都希望得到既有高效率又 有高柔性的機床滚躯，從而獲得更高的價值和壽命雏门，這也就給大量生產(chǎn)用的柔性組合機床及其自 動線開辟了市場嘿歌。機床制造廠為了滿足用戶的這一要求，也致力于研究開發(fā)使大量生產(chǎn)實現(xiàn) 柔性化的高效高柔性機床茁影。

　　高效加工中心

　　大量生產(chǎn)中宙帝，傳統(tǒng)的做法是廣泛采用多軸鏜削組合機床加工諸如多種發(fā)動機氣缸體缸孔等 精密孔，從而獲得短節(jié)拍募闲，達到高生產(chǎn)率步脓。但由于它的“剛性”結(jié)構(gòu)，難于適用多品種加工 和產(chǎn)品的變化嘱庸，于是有的機床制造廠研制生產(chǎn)出高速單軸加工中心空崇，雖順序地對多孔一個一 個進行鏜削，但其總的加工時間不超過多軸鏜削組合機床的節(jié)拍滥尉，這樣既滿足了大量生產(chǎn)的 生產(chǎn)率要求居绸，也實現(xiàn)了徹底的柔性化。但必須注意到同多軸鏜削組合機床相比昼反，高速加工中 心采用了大量的高新技術(shù)因登，如高速主軸、直線電機高速進給部件以及相關(guān)的冷卻潤滑塔奋、溫升 控制步鸣、隔磁防磁等難度較大的新技術(shù)，同時控制系統(tǒng)比較復(fù)雜醇帅，機床成本較高醒囊。追求所謂的 全面或徹底柔性，必須要冒較大的技術(shù)風(fēng)險隐听。

　　柔性自動線(FTL)

　　在大量生產(chǎn)用的組合機床自動線上弹惦，并排設(shè)置帶有專用工位的三坐標(或四坐標)加工模塊 ，使自動線獲得了柔性悄但，在大量生產(chǎn)中越來越受到歡迎棠隐。由于三坐標加工模塊和其它柔性組 合 機床納入自動線石抡，不僅有可能實現(xiàn)同時加工幾種族系零件，如V6助泽、V8和V10發(fā)動機缸體等啰扛， 而且當被加工零件較小改變時，稍加調(diào)整即可適應(yīng)加工新零件的要求嗡贺，當自動線某工位發(fā)生 故障時隐解，其它工位可代替故障工位完成所需的工序加工。傳統(tǒng)的專用自動線是不可能的诫睬，傳 統(tǒng)剛性自動線的某工位發(fā)生故障就導(dǎo)致全線停機煞茫，尤其是為適應(yīng)一個新產(chǎn)品加工所需的改裝 ，既費時又費錢(據(jù)文獻記載要耗時一年摄凡，耗資為原始投資的80%以上)续徽。

　　這種柔性自動線是在組合機床自動線基礎(chǔ)上發(fā)展起來，由于三坐標加工模塊在技術(shù)上已經(jīng) 成熟蘑慕，和組合機床一樣采用了模塊化結(jié)構(gòu)袒忿，所以納入組合機床自動線后并不增加復(fù)雜性，實 際上柔性自動線是以傳統(tǒng)的組合機床自動線與三坐標加工模塊結(jié)合起來蕊欣，從而以合理的費用 得到最好的柔性蓖桅，并把選擇更換刀具的昂貴費用減到最少。當加工品種改變時愈秕，可增減工位 舍稽，這種順序加工的靈活制造系統(tǒng)適用于年生產(chǎn)綱領(lǐng)在25萬～100萬件之間的大批量生產(chǎn)方式 。

　　CNC回轉(zhuǎn)式組合機床(或稱CNC回轉(zhuǎn)式加工單元)

　　過去言盼，傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)工作臺式組合機床多用來加工非箱體類雜件发液，實際上它也適用于加工各 種 復(fù)雜、有一定精度和產(chǎn)量的箱體類零件蛀家，但一般只加工一個品種的零件浊待，更換加工品種非常 麻煩，效率高但缺少柔性馅溉。最近幾年缔类，出現(xiàn)了既具高效率又具有柔性的CNC回轉(zhuǎn)式組合機床 新品種，其結(jié)構(gòu)形式基本上有兩種劲阎，一種是回轉(zhuǎn)工作臺周圍的切削部件全部是CNC三坐標加 工模塊绘盟，一種是回轉(zhuǎn)工作臺周圍的切削部件全都是帶有多刀轉(zhuǎn)塔刀架的CNC三坐標加工模塊 。與傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺不同的是增加了工作臺上夾具的柔性悯仙，不需重新裝夾即可對箱體實現(xiàn)五 面加工龄毡。

　　第一種回轉(zhuǎn)式加工單元中的CNC三坐標加工模塊，視加工刀具數(shù)量的不同，可以 帶有4～8刀位的冠式轉(zhuǎn)塔刀架沦零，也可以帶一個幾十把刀的刀庫祭隔，這樣既保留了回轉(zhuǎn)工作臺式 組合機床可同時加工多個工件的特點，又大大增加了柔性路操。

　　第二種回轉(zhuǎn)式加工單元中所采用的切削部件是四軸CNC加工模塊疾渴，主軸除了可完成X、Y 屯仗、Z三個坐標運動外搞坝，主軸上裝有轉(zhuǎn)塔刀架，根據(jù)需要更換轉(zhuǎn)塔刀架魁袜。工作臺上可以安裝 可回轉(zhuǎn) 360°的轉(zhuǎn)位夾具桩撮，可對箱體零件實現(xiàn)五面加工。這種CNC回轉(zhuǎn)式組合機床把CNC的柔性和專 用機床的生產(chǎn)率較好地結(jié)合了起來筛毡。

　　CNC環(huán)形自動線

　　上述二種回轉(zhuǎn)式加工單元其結(jié)構(gòu) 是直接由傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)工作臺式組合機床為實現(xiàn)其柔性而發(fā)展起來的仆腐。在此基礎(chǔ)上又發(fā)展了一 種新的結(jié)構(gòu)形式。其特點是夾具不是固定在工作臺面上饼尾，而是由轉(zhuǎn)盤傳送到加工工位上以后 由中央轉(zhuǎn)盤定位裝置精密定位在轉(zhuǎn)盤支座上挽沧，此時夾具實際上變?yōu)殡S行夾具贷弧。當加工箱體類 精密復(fù)雜零件時谐昌，某工位重切削引起的振動不會影響其它工位，從而提高了加工精度和工作 可靠性】咔保現(xiàn)已開發(fā)出10工位的CNC環(huán)形自動線筒啄。

　　所有適用于大量生產(chǎn)的柔性化設(shè)備，均有一個共同的特點翅栖，這就是所采用的三軸或四軸CN C加工模塊均具有高的切削速度贤方、進給速度、加減速度以及短的換刀時間和轉(zhuǎn)位時間谅褪。由于 是以較昂貴的費用換取較高的柔性献甘，所以在選用時必須從技術(shù)和經(jīng)濟上進行可行性分析。

　　2　可調(diào)可變組合機床

　　上面對柔性組合機床的發(fā)展及大量生產(chǎn)走向柔性化這樣一個動向作了簡要介紹张抄，但 筆者認為砂蔽，在世界上主要組合機床制造廠家爭先推出柔性組合機床新品種的同時，也不要忽 視提高組合機床的可調(diào)可變性署惯。

　　所謂組合機床的可調(diào)可變性具體是指組合機床結(jié)構(gòu)和工藝的可調(diào)可變性左驾。它主要是通過非 數(shù)字控制和由人工更換主軸箱、刀具及夾具來實現(xiàn)機床對多種零件的加工极谊」钣遥可調(diào)可變性可以 說是低級的或非自動實現(xiàn)的靈活性，正像在數(shù)控機床十分普及的今天轻猖，普通金切機床仍有它 的應(yīng)用領(lǐng)域一樣帆吻，它也有它的應(yīng)用領(lǐng)域域那，對多品種批量生產(chǎn)，批量的總和又較小猜煮，品種更換 的速度又不是太快琉雳，在生產(chǎn)率允許的情況下，選用可調(diào)可變組合機床會收到更好的經(jīng)濟效益 友瘤。鑒于我國目前的經(jīng)濟水平和制造業(yè)水平的現(xiàn)狀翠肘，可調(diào)可變組合機床在我國的應(yīng)用仍需要給 予足夠的重視。

　　組合機床結(jié)構(gòu)是模塊化結(jié)構(gòu)虏向，不同的模塊可以構(gòu)成不同功能和性能的機床档广，改進某一模塊 即可使機床水平上一個新臺階，更新一個模塊就能形成一個新品種皇腮∏恼耄基于這一結(jié)構(gòu)原理就產(chǎn)生了各種形式的可調(diào)可變組合機床。

　　移位多軸箱組合機床　多軸箱在動力箱上可上下左右移動据值，也可在動力箱上安裝回轉(zhuǎn) 多軸箱铛邦，用來完成不同工序或加工不同零件，其移位和回轉(zhuǎn)是在多軸箱退回原位后自動完成 的瘾歉，其生產(chǎn)率不低于普通組合機床紫鳄。

　　更換多軸箱組合機床　多軸箱可掛在動力箱周圍(一般多見于立式組合機床)，也可放 置在機床旁邊沧宠，根據(jù)加工需要進行更換灸蛤，可自動更換，也可手動更換蕾奴。

　　轉(zhuǎn)塔組合機床　多個主軸箱同時固定在動力箱上(一般多見于臥式組合機床)根據(jù)加工 需要轉(zhuǎn)位用來完成不同加工工序或加工不同的零件险毁。靈活性不及數(shù)控轉(zhuǎn)塔組合機床，但成本低们童。

　　這類機床當加工不同零件(同族)時畔况，可通過更換夾具或更換夾具上的部分零件來實現(xiàn)。

　　可調(diào)可變組合機床是在傳統(tǒng)的組合機床基礎(chǔ)上發(fā)展起來的慧库，結(jié)構(gòu)成熟跷跪，更無技術(shù)風(fēng)險 ，如果能不斷縮短更換部件的時間完沪，仍可保持較高的生產(chǎn)率域庇，具有較好的應(yīng)用前景。

　　3 結(jié)束語

　　如何選定組合機床的柔性和可調(diào)可變性覆积，要根據(jù)生產(chǎn) 批量听皿、品種數(shù)量、產(chǎn)品更新速度、技術(shù)上和經(jīng)濟上的合理性等諸多因素來決定尉姨，但重要的是 要能做到交貨期短且及時庵朝，用戶對產(chǎn)品質(zhì)量滿意及合理的費用，不論機床制造廠還是用戶都 應(yīng)充分考慮為了對變化的市場做到“適應(yīng)”的得與失卓召，先進改阳、經(jīng)濟、實用才是符合當今市場 需求的產(chǎn)品伶摄。

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