国内外组合机床的研究现状

三国内外组合机床的研究现状3.1国内组合机床发展现状在国内，我们国家的组合机床以及其自动线，加工和生产较大批量的箱体类和轴类零件是它们的主要工作。以往的几十年间，机械制造业由减少产品成本的竞争，发展到如今的新的产品的竞争，由于我们加入世贸组织，经济全球化的趋势，我国的机床行业也随之与世界接轨，机械行业在面临挑战的同时，同时也面临着新的发展形势：生产的产品技术更新愈来愈快，产品的批量也是愈来愈小了。我们国家的组合机床总体技术和发达国家相比，还存在着很大的差距，一些高水平的组合机床以及自动线基本上都是靠进口，这样导致投资规模和产品成本都大大提高。并且用户对产品提出了更严格的要求，人们对于产品的要求越来越个性化和多样化。为了满足和响应市场的需求，我们需要不断推出新的技术、工艺、产品，组合机床行业的产品已向柔性化、数控化发展。目前，我国组合机床已经得到越来越广泛的应用，但我国组合机床及自动线的总体水平要相对落后于发达国家。3.2国外组合机床发展现状在国外，组合机床的发展则更为迅速，保证产品的质量、生产效率，性能等各种因素的前提下，正大步向更高层次的方向发展。机床的配置形式现在越来灵活，加工的精度也是越来越高，机械加工的效率也是越来越高了，组合机床的主要发展动态，概括如下几个方面：（1）数控技术的广泛应用传统组合机床的控制系统由继电器电路组成，数控技术的出现使控制系统产生了翻天覆地的变化，传统意义上的组合机床已逐渐具有一定柔性。以数控编程，数控机床和数控加工技术为基础而发展起来的数字化制造与以CAD(ComputerAidedDesign)和CAE(ComputerAidedEngineering)技术为核心的数字化设计相辅相成。利用编程方便、可靠性高的可编程控制器PLC(ProgrammableLogicController)来设计主轴进给系统和工作滑台的工作循环可显著提高机床工作效率。现以各国数控技术发展为例，20世纪90年代初期，德国组合机床的数控化率已经达到了32%-39%；同一时期，美国大部分的汽车发动机制造企业已经开始采用了占25%的柔性生产系统FMS(FlexibleManufacturingSystem)和占25%的可谓可变生产线FTL(FlexibleTransferLine),数控化率达到企业总比率的一半。数控技术的广泛应用，保证了组合机床的工作可靠性，提高了加工精度及其生产效率。（2）组合机床柔性技术的飞跃式发展八十年代，国外的加工装备就已经具有了柔性的特点，就是对多品种、大批量的生产的加工设备，运用了可变、可换，可调的方法。组合机床数控化的普及在一定程度上促使了组合机床模块化的发展。一方面，大批量可被随时选择和更换的数控通用件被设计出来，如数控回转台、数控十字滑台等；另一方面，与组合机床专用部件相对应，研究制造出了与数控加工特点相匹配的各种专有部件，如：数控机械手、编码随行夹具、可以更换式的多工位主轴箱等。组合机床模块化的出现使得传统意义上，组合机床的通用部件和专用部件都有了一定扩展，方便了柔性化组合机床的设计，同时，机床的模块化也逐渐成为了数控化的重要基础，二者相辅相成，极大的促进了组合机床柔性技术的发展。（3）提高工序集中程度和自动化技术的应用国外在自动化技术方面也有了和好的发展，如德国公司的加工变速箱体的自动线。该自动线采用了电液控制阀控制，其长度达到了18.2m，加工工位已有12个，输送的最大重量也可达到7000kg，输送的最快速度为45.6m/min,输送的步距为1400mm，两步距间的输送时间也只有25s，对于提高工序的集中程度，现代的技术中还采用组合机床加工中心，十字滑台，多坐标通用部件，移动主轴箱等技术或在夹具部位设置刀库都可以实现。3.3组合机床发展趋势组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台式组合机床等;随着技术的不断进步,一种新型的组合机床———柔性组合机床越来越受到人们的青睐,它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换,配以可编程序控制器(PLC)、数字控制(NC)等,能任意改变工作循环控制和驱动系统,并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外,近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机(清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线)等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品,是根据用户特殊要求而设计的,它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后,国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大,并使产品生产成本提高。因此,市场要求我们不断开发新技术、新工艺,研制新产品,由过去的“刚性”机床结构,向“柔性”化方向发展,满足用户需求,真正成为刚柔兼备的自动化装备。四机床夹具发展趋势夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。4.1高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达±5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国戴美乐公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内；夹具重复安装的定位精度高达±5μm；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2～5μm。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。4.2高效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1～2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。4.3模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。4.4通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。五总结在国内外组合机床已发展成为一个新兴的工业部门。由于技术、经济、生产上的原因，早在50年代已经迅速发展并具有专门经营这项业务的企业。在技术上，由于传统的普通机床精度低、并且不能同时加工同一零件，导致生产效率低。而社会生产力的巨大发展要求制造技术向高精度与高效率方向前进。而组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能对工件进行多刀、多轴、多面、多工位、同时加工。采用组合机床即能提高生产率又能提高加工精度。在经济上，如果就设备以淘汰的形式更换为新设备则耗资巨大，很不经济，而采用组合机床加以现代化，为中小型企业和大企业创造了可观的经济效益。在生产上，组合机床最适合多品种，中小批量生产，很符合现代化机械制造业的生产需要。就本课题的国内外概况而言，我国是拥有上百万台机床的国家，要在短时间内实现机床多方位加工和高效率、高精密、设备的更新，国情上讲全面更新是不大可能的，组合机床的设计就以成为一个重要的研究方向。因此组合机床的设计加以自动化将会使得我们的国家的制造业迅速发展。在组合机床设计中引入了微机，不但技术上具有先进性，同时应用上也比传统的机床有了较大的通用性和可用性。