【編者按】機床技術(shù)的不斷創(chuàng)新纯陨,如1952年研制出世界第一臺數(shù)控機床坛芽、1958年創(chuàng)制出加工中心、70年代初研制成FMS翼抠、1987年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等咙轩。各個國家都很注重機床行業(yè)的發(fā)展道路。
美國歷屆政府都十分重視機床工業(yè)阴颖,美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發(fā)展方向活喊、科研任務(wù),并且提供充足的經(jīng)費,同時網(wǎng)羅世界人才孽衩,在發(fā)展中尤其講究“效率”和“創(chuàng)新”箫俯,注重基礎(chǔ)科研。由於美國首先結(jié)合汽車陌沟、軸承生產(chǎn)需求怕事,充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動化所需的自動線,而且電子截巢、計算機技術(shù)在世界上領(lǐng)先旅测,因此其數(shù)控機床的主機設(shè)計、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實呻蚪,且一貫重視科研和創(chuàng)新兆布,故其高性能數(shù)控機床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。但是其缺點在于偏重基礎(chǔ)科研而忽視應(yīng)用技術(shù)础姚,加上在上世紀(jì)80年代政府引導(dǎo)的放松佛或,致使數(shù)控機床產(chǎn)量增長放緩,于1982年被后起之秀日本超過摹色,并大量進口三稿。從90年代起,政府糾正了過去偏向沛慢,數(shù)控機床從技術(shù)轉(zhuǎn)向?qū)嵱茫a(chǎn)量又逐漸回升。
美國機床工業(yè)起步比英國要晚50年团甲,但在制造技術(shù)方面很快就超過了英國逾冬,躍居世界首位。1896年福特制造出第一輛汽車躺苦,為配合汽車大量生產(chǎn)身腻,格里森公司研制了一整套用于齒輪加工、測量的設(shè)備和刀具匹厘,其他公司也研制出許多新型高效的自動化機床嘀趟。1934年研制出世界上第一條組合機床自動線。1948年建立了世界上第一條年產(chǎn)3000萬套軸承的自動線愈诚,使汽車產(chǎn)量迅速提高她按,1950年汽車產(chǎn)量達到800萬輛(相比2000年中國汽車產(chǎn)量為207萬輛)。從此炕柔,美國機床工業(yè)迅猛發(fā)展酌泰,在機床技術(shù)先進性、產(chǎn)量触法、生產(chǎn)規(guī)模上漂烂,長期居世界首位。雖然在20世紀(jì)80年代中期展稼,美國經(jīng)濟衰退束多,機床工業(yè)一度陷入頹勢,被日本俩堡、德國先后趕超孕赫,但很快由政府采取措施扭轉(zhuǎn)了局面。
目前砌纸,美國機床制造業(yè)在高效自動化機床玉惫、自動生產(chǎn)線、NC機床民议、FMS等機床技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)上仍處于世界領(lǐng)先地位计灌。主要分布于中西部和東北部各州,主要消費用戶是汽車制造業(yè)迂腔、航空工業(yè)钟牛、建筑業(yè)和醫(yī)療設(shè)備制造業(yè)等。
美國的機床技術(shù)之所以能夠在世界上保持長期領(lǐng)先膝擂,政府在引導(dǎo)加強研發(fā)和不斷創(chuàng)新方面起到了至關(guān)重要的作用虑啤。主要表現(xiàn)在:
首先,對方向性重大科研課題定出計劃架馋、措施并提供充足經(jīng)費狞山。例如為NC機床的研究開發(fā)提供大量經(jīng)費全闷。為新一代NC系統(tǒng)的研發(fā)提供1億美元經(jīng)費。
其次萍启,組織引導(dǎo)有關(guān)科研單位和企業(yè)間的科研合作总珠。例如:新一代NC系統(tǒng)的研發(fā),由全美制造科學(xué)中心與美國空軍協(xié)作開發(fā)勘纯;CIM的研制局服,政府組織通用汽車公司、波音飛機公司以及有關(guān)機床工業(yè)公司共同研發(fā)驳遵。
再次淫奔,新產(chǎn)品開發(fā)出來后,組織訂貨推廣使用堤结,同時加速推進科研進一步深化斜擎。例如:1952年麻省理工學(xué)院研制出第一臺NC銑床后,馬上組織軍工部門訂貨100臺用于生產(chǎn)淑免,并不斷改進即倦,從而加速NC機床技術(shù)不斷提高。又如:1994年美國G&L公司研制出世界上第一臺VARLA4并聯(lián)機構(gòu)機床后暑礼,及時組織有關(guān)大學(xué)研究分析并在企業(yè)中使用疚线,以便在技術(shù)上進一步提高。
由于美國缺乏熟練工人以及工人工資相對較高硅拆,機床用戶要求機床制造廠家的機床使用性能更具有靈活性并可反復(fù)編程背渤,以減少對熟練工人的需求。由于汽車行業(yè)的競爭越來越激烈栗衍,汽車型號更新周期也越來越短熊骆,汽車行業(yè)要求機床的性能靈活、使用范圍廣丽阎、調(diào)試周期短纳倚,以適應(yīng)汽車生產(chǎn)批量少、更新?lián)Q代快的要求谴垫。美國航空業(yè)章母、汽車業(yè)和模具制造業(yè)對高速機床的需求在不斷增加。由于環(huán)保的原因翩剪,許多客戶要求機床減少冷卻液的使用量乳怎。以上種種情況表明,科技進步是影響美國機床工業(yè)發(fā)展的主要因素前弯。
比如目前電子化蚪缀、高速化、精密化成為了美國機床業(yè)發(fā)展的主流:如美國企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)企業(yè)對企業(yè)的服務(wù)恕出,有效整合供給商與客戶的采購和存貨系統(tǒng)询枚;大型汽車公司(通用违帆、福特、戴姆勒/克萊斯勒)和航天航空公司(波音哩盲、洛克希德)都通過這種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在全球范圍內(nèi)與相關(guān)體系同步設(shè)計開發(fā)前方;機床業(yè)的制造過程治理狈醉、遠端監(jiān)控廉油、故障排除和售后服務(wù)日漸普及;銑床主軸采用液壓軸承模具苗傅,運用非接觸式取代滾珠軸承紧寺;線性馬達擺脫應(yīng)用限制,進入商品化靶疟。
著眼未來虾脆,美國機床制造有以下明顯的發(fā)展趨勢:
一、追求具有更高加工效率的機床脂桂。
因為提高機床的效率就等于縮短零件的加工周期压伸,縮短加工周期有兩條途徑,一條途徑是提高切削速度港驶,即提高主軸轉(zhuǎn)速鳞乏。目前車床和車削中心的主軸轉(zhuǎn)速都在8000r/min以上,加工中心的主軸轉(zhuǎn)速一般都在15000~20000r/min滨靴,還有40000r/min和60000r/min的绝绊。同樣,送給速度也有大幅度提高巴疾,可達20m/min收斑,甚至60m/min。隨著切削速度的增加玲躯,機床的結(jié)構(gòu)剛性和動態(tài)特性都有明顯提高据德,高速主軸和刀具系統(tǒng)的動平衡設(shè)計也獲得相應(yīng)提高;另一條途徑是減少非加工時間跷车。因為在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運棘利、上下料、安裝調(diào)整姓赤、換刀和主軸的升赡译、降速上,因此不铆,復(fù)合機床的研發(fā)近期發(fā)展很快蝌焚,其核心是在一臺機床上要完成車、銑誓斥、鉆只洒、鏜许帐、攻絲、鉸孔和擴孔等多種操作工序毕谴。車床技術(shù)發(fā)展的主要趨勢是多功能機床成畦,目前的多功能復(fù)合機床實際上就是一臺具有車削功能的加工中心。在磨削方面霉尊,目前的技術(shù)重點是開發(fā)基于PC的磨削控制系統(tǒng)堆浴,一臺磨床能進行內(nèi)圓、外圓和臺階軸磨削督赡,或給機床以不同的循環(huán)來加快生產(chǎn)進程哭逻,既磨得快又能保證尺寸精度和表面粗糙度。
二磷可、追求更加安全可靠和符合環(huán)保要求的機床躬筐。
由于機床的運行速度的提高,操作者的安全和健康也被提到優(yōu)先考慮的位置荸刁。目前美國研制的高檔機床在可能傷害人的地方幾乎都加有安全警示裝置帅忌。干切削和微量潤滑劑切削方法因其可大大減少潤滑劑的揮發(fā)而得到越來越廣泛的應(yīng)用,并且态措,幾乎整個機床都是被封閉起來的此幕,有些機床甚至看不到切屑,這樣糖追,即使有過量的油霧和煙霧也輕易收集争造。同時,機床操作者在工作時的環(huán)境藏澳、位置會被考慮得非常舒適仁锯。此外,無污染的清潔加工技術(shù)也受到極大重視翔悠。
三业崖、機床配套部件產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。
機床配套件發(fā)展很快蓄愁,品種齊全双炕。主要產(chǎn)品有滾珠絲杠副、精密軸承撮抓、各種轉(zhuǎn)臺妇斤、換刀裝置、各種氣動丹拯、液壓裝置站超、直線導(dǎo)軌及主軸部件等等。這些配套件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有力地推動了機床主機的發(fā)展乖酬,不但有助于提高機床的速度和性能死相,而且可以大大縮短主機的生產(chǎn)周期洪洪,降低生產(chǎn)成本。
四丘三、追求更加完善的控制系統(tǒng)极谚。
更高速的處理器和更精確的控制設(shè)備使機床的功能和性能完善而強大。技術(shù)密集已進入超速發(fā)展階段许辖,而集成的要害是開放式結(jié)構(gòu)疲些。PCC技術(shù)的應(yīng)用,開始改變了機床的工作方式扯涝,把CNC推向了控制中心而不局限于機床控制器的范圍秸严∫夯ィ控制軟件發(fā)展更快锣猜,一年甚至改進幾次。CNC制造商已提供一些開放式結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)匈歼。目前機械制造廠里開放式結(jié)構(gòu)的CNC控制器占到10%~20%俊伯。零件程序可以離線開發(fā),然后傳送到生產(chǎn)車間的編程系統(tǒng)飞校,在CNC控制器上運行阅酪,操作者可以觀察、檢測刀具運行情況和加工過程汁针,還可以對加工過程進行必要的修正术辐。美國GEFANUC公司銷售的控制器中,有30%是開放式的施无,實現(xiàn)了真正的CAM/CNC集成辉词,并趨于智能化控制,還可上網(wǎng)猾骡。虛擬制造和無紙化生產(chǎn)的技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)具備瑞躺,借助信息技術(shù),此類軟件的應(yīng)用將以更快速度發(fā)展兴想。
五幢哨、追求更高的機床外觀質(zhì)量。
目前嫂便,機床制造商更加注重機床造型的美觀和色調(diào)的協(xié)調(diào)柔和捞镰,機床精品更向工藝品方向發(fā)展。
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