【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 加工完成后，夾具自動(dòng)退回輸送道，輸送道將其送至下一臺(tái)加工中心，隨后，下一夾具進(jìn)入第一臺(tái)加工中心，以此類推， 6 加工完成后，由工人卸下工件。全線由中央計(jì)算機(jī)控制，中央計(jì)算機(jī)除與各加工中心和輸送道的控制系統(tǒng)相聯(lián)外，還與刀具測(cè)量間相聯(lián)，將測(cè)量數(shù)據(jù)輸入各加工中心，加工中心則根據(jù)刀具參數(shù)調(diào)整切削參數(shù)，以保證加工精度。只要輸送道上有足夠裝有工件的夾具，生產(chǎn)線可在無(wú)人看管的情況下工作，直至輸送道上所有工件全部加工完畢，生產(chǎn)線自動(dòng)停止工 作，工時(shí)利用率在 90%以上。 可以說(shuō)加工中心和柔性生產(chǎn)線將主導(dǎo)下一世紀(jì)的機(jī)械制造業(yè)，我國(guó)機(jī)床廠家應(yīng)根據(jù)這一情況制訂和調(diào)整自己的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃。 4. 主機(jī)與元件 現(xiàn)代機(jī)床均裝備大量的元件 (包括電器元件、液壓元件和氣動(dòng)元件等 )，元件的質(zhì)量是決定主機(jī)能否正常工作的重要因素。由于大多數(shù)元件為外購(gòu)件，主機(jī)廠家不能直接控制其質(zhì)量。經(jīng)常出現(xiàn)了機(jī)床制造廠家和用戶同時(shí)抱怨元件質(zhì)量情況。為了降低機(jī)床故障率，有些用戶在向國(guó)內(nèi)廠家訂購(gòu)設(shè)備時(shí)，明確提出裝備進(jìn)口元件，而制造廠家也贊同這一作法。造成大量國(guó)外元件涌進(jìn)中國(guó)市場(chǎng)。在 改革開放的今天，我們并不反對(duì)進(jìn)口必要的元件，特別是一些我們尚未開發(fā)的品種或型號(hào)。但是，諸如限位開關(guān)和換向閥之類元件也需大量進(jìn)口，不能說(shuō)是一種正常現(xiàn)象。 元件作為標(biāo)準(zhǔn)或通用產(chǎn)品，其生產(chǎn)方式與主機(jī)不同，元件屬于大批量生產(chǎn)。只要嚴(yán)格控制原料質(zhì)量，并按成熟的加工工藝和裝配工藝進(jìn)行生產(chǎn)，其質(zhì)量不難得到控制。現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)元件制造廠家也在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)或合資生產(chǎn)各種元件，關(guān)鍵是引進(jìn)質(zhì)量管理方法，全面提高元件質(zhì)量，創(chuàng)立中國(guó)的名牌元件，使元件與主機(jī)的技術(shù)水平同步發(fā)展，才能增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 5. 夾具與附件 現(xiàn)代機(jī)床 特別是組合機(jī)床通常配備專用夾具，有些組合機(jī)床是圍繞專用夾具設(shè)計(jì)的，專用夾具作為組合機(jī)床的重要組成部分，往往是能否滿足使用要求的關(guān)鍵。目前，國(guó)內(nèi)組合機(jī)床的專用夾具基本上由機(jī)床制造廠家一并設(shè)計(jì)制造，有的廠家特別是通用機(jī)床廠家將主要精力放在主機(jī)上，而忽視夾具的設(shè)計(jì)制造。在安裝調(diào)試過程中修改夾具設(shè)計(jì)的現(xiàn)象屢見不鮮。實(shí)際上，有些夾具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度并不亞于主機(jī)。在某種程度上，夾具的設(shè)計(jì)制造與機(jī)床是兩種不同的專業(yè)。組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，夾具則無(wú)此條件，需要有經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)工程師完成全部設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中要充分考慮定位夾 緊合理，裝卸工件方便和易于排屑等方面的問題，并由經(jīng)驗(yàn) 7 豐富的工人完成制造。因此，歐美的機(jī)床制造廠家自己一般不承擔(dān)夾具的設(shè)計(jì)與制造，而是由主機(jī)制造廠商提出技術(shù)要求向?qū)I(yè)夾具公司訂貨，效果很好。國(guó)內(nèi)的機(jī)床附件廠原來(lái)主要生產(chǎn)與通用機(jī)床配套的各類卡盤和分度頭等機(jī)床附件，這就是說(shuō)即使在通用機(jī)床占主導(dǎo)的年代，夾具與主機(jī)也是專業(yè)分工的。隨著通用機(jī)床和專用機(jī)床需求比例的變化，專用夾具的需求量不斷增加，通用機(jī)床附件相對(duì)減少，機(jī)床附件的生產(chǎn)廠家應(yīng)該適應(yīng)市場(chǎng)需要擴(kuò)大經(jīng)營(yíng)范圍，組建夾具公司，承攬專用夾具的設(shè)計(jì)與制造業(yè)務(wù)。這不僅有利于 附件廠家自身的發(fā)展，也有利于機(jī)床制造業(yè)的發(fā)展。 第二節(jié) 現(xiàn)代機(jī)床的發(fā)展 方向 1. 機(jī)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，高速加工已成為制造技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)。高速加工具有縮短加工時(shí)間、提高加工精度和表面質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，在模具制造等領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。機(jī)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(dòng)，以及機(jī)床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和輕量化。高速加工不僅是設(shè)備本身，而是機(jī)床、刀具、刀柄、夾具和數(shù)控編程技術(shù)，以及人員素質(zhì)的集成。高速化的最終目的是高效化，機(jī)床僅是實(shí)現(xiàn)高效的關(guān)鍵之一，絕 非全部，生產(chǎn)效率和效益在 刀尖 上。 2. 機(jī)床的精密化 按照加工精度，機(jī)床可分為普通機(jī)床、精密機(jī)床和超精機(jī)床，加工精度大約每 8年提高一倍。數(shù)控機(jī)床的定位精度即將告別微米時(shí)代而進(jìn)入亞微米時(shí)代，超精密數(shù)控機(jī)床正在向納米進(jìn)軍。在未來(lái) 10年，精密化與高速化、智能化和微型化匯合而成新一代機(jī)床。機(jī)床的精密化不僅是汽 車、電子、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、導(dǎo)彈衛(wèi)星、新型武器等國(guó)防工業(yè)的現(xiàn)代化。 3. 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，現(xiàn)已發(fā)展到 完整加工 ，即在一臺(tái)機(jī)床上完成復(fù)雜零件的全部加工工序。完整加工通過工藝過程集成，一次裝卡就把一個(gè)零件加工過程全部完成。由于減少裝卡次數(shù)，提高了加工精度，易于保證過程的高可靠性和實(shí)現(xiàn)零缺陷生產(chǎn)。此外，完整加工縮短了加工過程鏈和輔助時(shí)間，減少了機(jī)床臺(tái)數(shù)，簡(jiǎn)化了物料流，提高了生產(chǎn)設(shè)備的柔性，生產(chǎn)總占地面積小，使 8 投資更加有效。 4. 機(jī)床的信息化 機(jī)床信息化的典型案例是 Mazak410H，該機(jī)床配備有信息塔，實(shí)現(xiàn)了工作地的自主管理。信息塔具有語(yǔ)音、文本和視像等通訊功能。與生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，下載工作指令和 加工程序。工件試切時(shí)，可在屏幕上觀察加工過程。信息塔實(shí)時(shí)反映機(jī)床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度，并可以通過手機(jī)查詢。信息塔同時(shí)進(jìn)行工作地?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和刀具壽命管理，以及故障報(bào)警顯示、在線幫助排除。機(jī)床操作權(quán)限需經(jīng)指紋確認(rèn)。 5. 機(jī)床的智能化 測(cè)量、監(jiān)控和補(bǔ)償 機(jī)床智能化包括在線測(cè)量、監(jiān)控和補(bǔ)償。數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)及其閉環(huán)控制就是簡(jiǎn)單的應(yīng)用案例。為了進(jìn)一步提高加工精度，機(jī)床的圓周運(yùn)動(dòng)精度和刀頭點(diǎn)的空間位置，可以通過球桿儀和激光測(cè)量后，輸入數(shù)控系統(tǒng)加以補(bǔ)償。未來(lái)的數(shù)控機(jī)床將會(huì)配備各種微型傳感器，以監(jiān)控切削力、振動(dòng) 、熱變形等所產(chǎn)生的誤差，并自動(dòng)加以補(bǔ)償或調(diào)整機(jī)床工作狀態(tài)，以提高機(jī)床的工作精度和穩(wěn)定性。 6. 機(jī)床的微型化 隨著納米技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)的迅速進(jìn)展，開發(fā)加工微型零件的機(jī)床已經(jīng)提到日程上來(lái)了。微型機(jī)床同時(shí)具有高速和精密的特點(diǎn)，最小的微型機(jī)床可以放在掌心之中，一個(gè)微型工廠可以放在手提箱中。操作者通過手柄和監(jiān)視屏幕控制整個(gè)工廠的運(yùn)作。 7. 新的并聯(lián)機(jī)構(gòu)原理 傳統(tǒng)機(jī)床是按笛卡爾坐標(biāo)將沿 3個(gè)坐標(biāo)軸線的移動(dòng) X、 Y、 Z和繞 3個(gè)坐標(biāo)軸線轉(zhuǎn)動(dòng) A、 B、 C依次串聯(lián)疊加，形成所需的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床是采用各 種類型的桿機(jī)構(gòu)在空間移轉(zhuǎn)主軸部件，形成所需的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、剛度高、動(dòng)態(tài)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。 8. 新的工藝過程 除了金屬切削和鍛壓成形外，新的加工工藝方法和過程層出不窮，機(jī)床的概念正在變化。激光加工領(lǐng)域日益擴(kuò)大，除激光切割、激光焊接外，激光孔加工、激光三維加工、激光熱處理、激光直接金屬制造等應(yīng)用日益廣泛。電加工、超聲波加工、疊層銑削、快速成型技術(shù)、三維打印技術(shù)各顯神通。 9 9. 新結(jié)構(gòu)和新材料 機(jī)床高速化和精密化要求機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和輕量化，以減少機(jī)床 部件運(yùn)動(dòng)慣量對(duì)加工精度的負(fù)面影響，大幅度提高機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。例如，借助有限元分析對(duì)機(jī)床構(gòu)件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，設(shè)計(jì) 箱中箱 結(jié)構(gòu)，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(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱谩? 10. 新的設(shè)計(jì)方法和手段 我國(guó)機(jī)床設(shè)計(jì)和開發(fā)手段要盡快從 甩圖板 的二維 CAD向三維 CAD過渡。三維建模和仿真是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的源泉。在此三維設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快新產(chǎn)品的開發(fā)速度，保證新產(chǎn)品的順利投產(chǎn)，并逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理。 11. 直接驅(qū)動(dòng)技術(shù) 在傳 統(tǒng)機(jī)床中，電動(dòng)機(jī)和機(jī)床部件是借助耦合元件，如皮帶、齒輪和聯(lián)軸節(jié)等加以連接，實(shí)現(xiàn)部件所需的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)， 機(jī) 和 電 是分家的。直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)是將電動(dòng)機(jī)與機(jī)械部件集成為一體，成為機(jī)電一體化的功能部件，如直線電動(dòng)機(jī)、電主軸、電滾珠絲桿和力矩電動(dòng)機(jī)等。直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)簡(jiǎn)化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)床的剛度和動(dòng)態(tài)性能，運(yùn)動(dòng)速度和加工精度。 12. 開放式數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)的開放是大勢(shì)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)，即基于微機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，以微機(jī)作為平臺(tái)，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的各種功能，通過伺服 卡傳送數(shù)據(jù)，控制坐標(biāo)軸