未来机床发展走向及热点技术浅谈

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1、未来机床发展走向及热点技术浅谈机床是制造及修理一切机器的机器，在制造业中具有举足轻重的地位。用机床生产的产品技术水平可以反映一个国家机械工艺的技术水平，机床工具工业被誉为机械工业的“总工艺师”⑴2］。一方面，随着尖端科技的不断发展，以航空航天、汽车为代表的高科技领域对复杂零件的性能要求不断提高，产品更新换代速度越来越快，对先进制造机床的要求也不断提高，对发展未来机床的需求愈加迫切。另一方面，随着加工零件要求的不断提高，机床上的加工工具、工艺方法、工艺装备以及检测、控制方法等也在不断发生革新，促使机床结构及控制系统不断改进和发展。图1展示了数控设备及制造系统的历史变化趋势，而高精度、高效率、

2、复合化、智能化、绿色化、高柔性化和模块化是未来机床理想的发展方向。人机一体化，自学习自维护阳律快連调整.可交性强实现机犧化自鲂化加工•具备一定灵酒性追求低肢本.攝高效率专用制适系统智施制造系统(BIS)柔性制ifi系统(FMS)可重构制适系统(RMS)单台加工设备20世纪初20ttt纪中叶21世纪初现在图1数控设备及制造系统的历史变化趋势国外发展现状在19世纪后期，随着汽车工业的发展，美国迅速超过英国成为了机床工业第一强国。运用自动化技术，首先研制出了各种由机、电、液控制的高效自动化机床。由于航空制造业复杂零件的制造和特殊材料的加工需求，麻省理工学院(MIT)研制岀世界第一台数字控制机床，

3、并进行了大量的原理性和应用性技术试验。目前，其高档NC机床居多，同时也根据国内外市场需求，生产性价比高、实用先进的中档NC机床［3-4］o在第十三届中国国际机床展览会(CIMT2013)上,美国哈挺公司展出了T42超精密车削中心，其主轴跳动小于0.5um,重复定位精度小于2um,工件圆度为0.25Mm,轮廓精度和连续加工精度均为5Pm。美国哈斯DS-30Y系列车削中心配备轴、轴和动力刀结合双轴车削，能在同一台机床上进行多次重复和加工，能够进行偏心铳削、钻孔和攻丝加工，具备四轴加工能力。相对来说，德国则更加重视机床基础科研与应用技术的结合，重视发展高精度重型、大型NC机床，并注重先进工艺、成

4、组技术、先进机床结构和各种配套件、NC系统、测量、刀具、砂轮技术的发展。德马吉森精机天津工厂制造的高精度卧式加工中心NHC4000/NHC5000（如图2所示）对各移动体实行轻量化加工，快速进给速度由以前的50m/min提高到60m/min,提高了20%以上；通过轴、轴线性导轨配置在高位，实现了壁厚高刚性床身。此外，通过加大主轴轴承内径和缩短主轴端面到托盘中心的最短距离，实现了更高刚性的加工。NHC系列机床能进行从低速铸件加工到高速铝合金加工，可满足汽车、建筑机械、农业机械等多个行业的加工需求［5-6］o图2德马吉森精机NHC4000卧式加工中心口本则优先发展量大面广、屮档偏高的NC机床，

5、其屮FANUC公司的NC系统在先进性、齐全性方面尤为突出，对多工序复合加工的加工中心（MC）特别重视，同时不断开发高档机床［7］。由日本大隈生产的MB・V系列立式加工中心曾获得2002年度“日木机械学会科技奖”，其对温度变化所产牛的真正热变形，以环境实验室内所取得的大量热变位数据为基础，通过0.1Um单位的实时热变位补偿方法予以控制，即使在室温变化达8°C的情况下，加工过程屮的尺寸变化也只有sum（实测值），实现了非常高精度的加工［8］。世界著名精密机床制造企业日本安田（YASDA）的YBM640Vverlll数控坐标加工中心和YBM6J高精度卧式坐标加工中心，定位精度分别达到2.0nm和

6、3.0umo日木牧野机床有限公司的EDBV3高精度五轴电火花机床具有“贯通感知功能”，在加工小孔时，可在贯通lmm距离内自动停止，节约了时间，提高了效率。从目前来看，卅界先进的机床技术主要体现在以下方面：首先，先进的机床往往伴随着先进的加工工艺，如近年发展的磨削、车削、电加工、激光加工相结合的MC复合机床，可以完成复杂零件的一次装夹下的全部加工；而猶能化机床能自行选择优化加工工艺，如淬硬钢件的以车代磨、以磨代车、硬齿面滚切强力磨削等加工工艺，大大提高了加工精度和效率。其次，机床结构的先进性体现在通过机床布局的改进和创新可以大大提高机床的加工效率，由原来传统结构发展到框中框结构，又到后来的虚

7、拟轴、串并联轴、纯并联轴等新型结构，一直在不断地发展和创新⑼。国内发展现状总的来说，我国机床行业现在正高速发展。从产值来看，已经位于世界前列,如我国的沈阳机床厂和大连机床厂位于世界机床企业前十五强[10]o机床技术进步显著，如图3所示，大连机床集团有限责任公司的VDW500五轴立式加工中心,采用三坐标单元式结构，床体为整体铸件，滑台做向运动（左右运动），立柱在滑台上做向运动（前后运动），滑枕在立柱做向运动（上下运动）八轴