1嘿歌、機床的高速化

    隨著汽車、航空航天等工業(yè)輕合金材料的廣泛應(yīng)用茁影，高速加工已成為制造技術(shù)的重要發(fā)展趨勢宙帝。高速加工具有縮短加工時間、提高加工精度和表面質(zhì)量等優(yōu)點募闲，在模具制造等領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛步脓。機床的高速化需要新的數(shù)控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進(jìn)給驅(qū)動嘱庸，以及機床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和輕量化空崇。高速加工不僅是設(shè)備本身，而是機床滥尉、刀具居绸、刀柄、夾具和數(shù)控編程技術(shù)昼反，以及人員素質(zhì)的集成因登。高速化的最終目的是高效化，機床僅是實現(xiàn)高效的關(guān)鍵之一塔奋，絕非全部步鸣，生產(chǎn)效率和效益在“刀尖”上枯昂。

    2、機床的精密化

    按照加工精度醒囊，機床可分為普通機床霸瘾、精密機床和超精機床，加工精度大約每8年提高一倍通熄。數(shù)控機床的定位精度即將告別微米時代而進(jìn)入亞微米時代否淤，超精密數(shù)控機床正在向納米進(jìn)軍。在未來10年棠隐，精密化與高速化石抡、智能化和微型化匯合而成新一代機床。機床的精密化不僅是汽車助泽、電子啰扛、醫(yī)療器械等工業(yè)的迫切需求，還直接關(guān)系到航空航天嗡贺、導(dǎo)彈衛(wèi)星隐解、新型武器等國防工業(yè)的現(xiàn)代化。

    3诫睬、從工序復(fù)合到完整加工

    70年代出現(xiàn)的加工中心開多工序集成之先河煞茫，現(xiàn)已發(fā)展到完整加工，即在一臺機床上完成復(fù)雜零件的全部加工工序摄凡。完整加工通過工藝過程集成续徽，一次裝卡就把一個零件加工過程全部完成。由于減少裝卡次數(shù)蘑慕，提高了加工精度袒忿，易于保證過程的高可靠性和實現(xiàn)零缺陷生產(chǎn)。此外蕊欣，完整加工縮短了加工過程鏈和輔助時間蓖桅，減少了機床臺數(shù)，簡化了物料流愈秕，提高了生產(chǎn)設(shè)備的柔性舍稽，生產(chǎn)總占地面積小，使投資更加有效言盼。

    4发液、機床的信息化

    機床信息化的典型案例是Mazak410H，該機床配備有信息塔蛀家，實現(xiàn)了工作地的自主管理浊待。信息塔具有語音革哄、文本和視像等通訊功能馅溉。與生產(chǎn)計劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)缔类，下載工作指令和加工程序。工件試切時劲阎，可在屏幕上觀察加工過程绘盟。信息塔實時反映機床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度，并可以通過手機查詢悯仙。信息塔同時進(jìn)行工作地數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和刀具壽命管理龄毡，以及故障報警顯示、在線幫助排除锡垄。機床操作權(quán)限需經(jīng)指紋確認(rèn)沦零。

    5、機床的智能化-測量货岭、監(jiān)控和補償

    機床智能化包括在線測量路操、監(jiān)控和補償。數(shù)控機床的位置檢測及其閉環(huán)控制就是簡單的應(yīng)用案例千贯。為了進(jìn)一步提高加工精度屯仗，機床的圓周運動精度和刀頭點的空間位置，可以通過球桿儀和激光測量后搔谴，輸入數(shù)控系統(tǒng)加以補償魁袜。未來的數(shù)控機床將會配備各種微型傳感器，以監(jiān)控切削力逸渤、振動筛毡、熱變形等所產(chǎn)生的誤差，并自動加以補償或調(diào)整機床工作狀態(tài)骂间，以提高機床的工作精度和穩(wěn)定性饼尾。

    6、機床的微型化

    隨著納米技術(shù)和微機電系統(tǒng)的迅速進(jìn)展贷弧，開發(fā)加工微型零件的機床已經(jīng)提到日程上來了谐昌。微型機床同時具有高速和精密的特點，最小的微型機床可以放在掌心之中窟潜，一個微型工廠可以放在手提箱中筒啄。操作者通過手柄和監(jiān)視屏幕控制整個工廠的運作。

    7翅栖、新的并聯(lián)機構(gòu)原理

    傳統(tǒng)機床是按笛卡爾坐標(biāo)將沿3個坐標(biāo)軸線的移動X贤方、Y、Z和繞3個坐標(biāo)軸線轉(zhuǎn)動A谅褪、B献甘、C依次串聯(lián)疊加，形成所需的刀具運動軌跡张抄。并聯(lián)運動機床是采用各種類型的桿機構(gòu)在空間移轉(zhuǎn)主軸部件砂蔽，形成所需的刀具運動軌跡洼怔。并聯(lián)運動機床具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、剛度高左驾、動態(tài)性能好等一系列優(yōu)點镣隶，應(yīng)用前景廣闊。

    8诡右、新的工藝過程

    除了金屬切削和鍛壓成形外安岂，新的加工工藝方法和過程層出不窮，機床的概念正在變化帆吻。激光加工領(lǐng)域日益擴大域那，除激光切割、激光焊接外猜煮，激光孔加工琉雳、激光三維加工、激光熱處理友瘤、激光直接金屬制造等應(yīng)用日益廣泛翠肘。電加工、超聲波加工虏向、疊層銑削档广、快速成型技術(shù)、三維打印技術(shù)各顯神通皇腮。

    9悄针、新結(jié)構(gòu)和新材料

    機床高速化和精密化要求機床的結(jié)構(gòu)簡化和輕量化，以減少機床部件運動慣量對加工精度的負(fù)面影響据值，大幅度提高機床的動態(tài)性能铛邦。例如，借助有限元分析對機床構(gòu)件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化瘾歉，設(shè)計箱中箱結(jié)構(gòu)紫鳄，以及采用空心焊接結(jié)構(gòu)或鉛合金材料已經(jīng)開始從實驗室走向?qū)嵱谩?

    10、新的設(shè)計方法和手段

    我國機床設(shè)計和開發(fā)手段要盡快從甩圖板的二維CAD向三維CAD過渡沧宠。三維建模和仿真是現(xiàn)代設(shè)計的基礎(chǔ)灸蛤，是企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢的源泉。在此三維設(shè)計基礎(chǔ)上進(jìn)行CAD/CAM/CAE/PDM的集成蕾奴，加快新產(chǎn)品的開發(fā)速度险毁，保證新產(chǎn)品的順利投產(chǎn)，并逐步實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理们童。

    11畔况、直接驅(qū)動技術(shù)

    在傳統(tǒng)機床中，電動機和機床部件是借助耦合元件慧库，如皮帶跷跪、齒輪和聯(lián)軸節(jié)等加以連接馋嗜，實現(xiàn)部件所需的移動或旋轉(zhuǎn)，機和電是分家的域庇。直接驅(qū)動技術(shù)是將電動機與機械部件集成為一體嵌戈，成為機電一體化的功能部件覆积，如直線電動機听皿、電主軸、電滾珠絲桿和力矩電動機等宽档。直接驅(qū)動技術(shù)簡化了機床結(jié)構(gòu)尉姨，提高了機床的剛度和動態(tài)性能，運動速度和加工精度吗冤。

    12卓召、開放式數(shù)控系統(tǒng)

    數(shù)控系統(tǒng)的開放是大勢所趨。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)有三種形式：1)全開放系統(tǒng)沐虐，即基于微機的數(shù)控系統(tǒng)伶摄，以微機作為平臺，采用實時操作系統(tǒng)阴些，開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的各種功能历劣，通過伺服卡傳送數(shù)據(jù)，控制坐標(biāo)軸電動機的運動佣深。2)嵌入系統(tǒng)根丈，即CNC+PC，CNC控制坐標(biāo)軸電動機的運動吉蔬，PC作為人機界面和網(wǎng)絡(luò)通信抹寿。3)融合系統(tǒng)，在CNC的基礎(chǔ)上增加PC主板敏握，提供鍵盤操作馆寇，提高人機界面功能，如Siemens840Di和Fanuc210i泼舱。

    13姐赡、可重組制造系統(tǒng)

    隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，專用機床的可重構(gòu)性和制造系統(tǒng)的可重組性日益重要柠掂。通過數(shù)控加工單元和功能部件的模塊化项滑，可以對制造系統(tǒng)進(jìn)行快速重組和配置，以適應(yīng)變型產(chǎn)品的生產(chǎn)需要涯贞。機械枪狂、電氣和電子、液和氣宋渔、以及控制軟件的接口規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化是實現(xiàn)可重組性的關(guān)鍵州疾。

    14辜限、虛擬機床和虛擬制造

    為了加快新機床的開發(fā)速度和質(zhì)量，在設(shè)計階段借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)严蓖，可以在機床還沒有制造出來以前薄嫡，就能夠評價機床設(shè)計的正確性和使用性能，在早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程的各種失誤颗胡，減少損失毫深，提高新機床開發(fā)的質(zhì)量。
 

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