高效柔性制造技术的现状及发展.doc

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1、高效柔性制造技术的现状及发展发布时间：2007-3-12來源：浏览次数：4502北京机床研究所盛伯浩唐华本文分析了以数控机床为核心的制造技术向高效化、柔性化和高精化的发展概况，并研究其在高速化、高效高精化、复合化、可重构化和网络化等五个主要方向的新进展。进入21世纪，屮国机床制造业既面临提升机械制造业水平的需求而引发的制造装备发展的良机，也遭遇加入WT0后激烈的山场竞争的压力。从技术层面来讲，加速推进以数控技术为核心的高效柔性制造技术将是解决机床制造业持续发展的关键。数控机床及由数控机床组成的制造系统是改造传统产业、构建数字化企业的重要基础装备，它的发展一直备受关注。数控机床

2、以卓越的柔性自动化性能、优界而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引人瞩开创了机械产品向机电一休化发展的先河，因此数控技术成为先进制造技术小的核心技术Z-O另一方而，通过持续的研究，信息技术的深化应用促进了数控机床的进一步提升。因此，本文将着重于剖析数控技术的现况及动向，从屮探讨高效柔性制造技术对促进机床制造业发展的作用。数控机床基本评定指标成本、质量、生产率和产量、交货期是衡量企业生产能力和市场竞争能力的4个要素，釆用传统的非数控生产方式只有达到一定阀值的人批量规模生产才能取得上述4个方面的统一。但在当前激烈的市场竞争环境下，以生产为屮心、企业为主导的卖方市场，已转向以市场需求为

3、屮心、用户为主导的买方市场，产品需求呈现多样化和个性化，且产晶经济寿命大大缩短，这首先将形成以多品种变批量的生产方式为主流的生产环境；其次，衡量企业竞争力的首位因素也由成本转为交货期。为此，发展柔性结构体系的数控制造技术装备及制造系统，是实现在快速多变的市场环境屮对用户驱动的市场需求做出灵活、快速响应的关键。所谓制造装备及制造系统的柔性化，是指半产品的品种需求发生变化时，它们仍能在满足经济性的前提下，实现及吋转换生产的适应能力。同时，持续地提高经济加工精度也是适应市场竞争的另一个主要H标。作为评定数控机床及系统效能的基本指标，也将由传统的工作精度和切削能力改为用高效柔性和高精

4、化的程度來衡量。高效柔性化虽然传统的非数控机床也具有…定的柔性，但它不能获得高的效能和稳定的精度，更不适应复杂型面的加工。因此，基于数控技术的高效柔性化制造装备及其制造系统需兼具下列特征：*高度的灵活性和多品种生产的快速适应性；*高效的生产能力，包括：高生产率一借助于高速化和提高金属切除率等途径；高稳定性一对于光机电集成的数控机床，着重要求其降低故障率，提高可靠性，以提高制造装备及系统的开动率（利用率）。高效柔性化和高精化分别反映了制造业在竞争激烈的市场环境下两个最主要的要求，即产甜生产变换的灵捷性和产詁质量的持续提高。高精化产站零件的精度直接影响到其工作性能、寿命、能耗和噪

5、声等，因此数控机床的高精化是山场需求和技术发展的必然结果。分析汽车某些关键件的精度要求，如发动机的缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆、化油器、制动器、减振器的阀体、泵体、盘类以及模具等，在近十几年内有明显的提高。统计自上世纪80年代至2002年国内外先进水平数控机床的工作精度提高的过程，平均每年提升10%,即每隔8年误差约减少一半。对此，欧美日等国的一些着名机床公司致力于科技创新和新产晶的研发，引导着数控机床技术的发展，如美国的英格索尔公司和德国惠勒喜乐公司对于汽车工业和航空工业高速数控铳床的发展，口本牧野公司对高效精密加工屮心所作的贡献，德国瓦德里希公司在重型龙门五面加工铳床方

6、面的开发，以及口本马扎克公司研发的车铳屮心对高效复合加工的推进等。表3以40号刀柄的屮型加工屮心为例，列出国内外先进产品近年来在效率、精度和可靠性等方面均有明显的进展。基于这一现实，为了加速振兴屮国的机床制造业，当前宜加强五方面的研究和发展工作：*以高速化为先导，提高数控机床的综合性能；*加快数控机床向高效柔性化和高精化发展的步伐，推进痰级精度机床工程的规划和实施；*加强发展多功能复合加工的数控机床来提高单件和屮小批量的加工精度和高效柔性化；*对于中大批量生产,发展快速重组制造系统（RRMS）和可重构机床（RMT）将是一个合理的解决方案；*发展网络制造单元以适应数字化企业的构

7、建。以下各节将对上述五个发展方向作扼要的叙述。以高速化为先导数控机床的高速化是提高其高效柔性和高精化的重要措施。它既可以提高机床的切削能力和缩短辅助吋间，又能改善切屑成形过程，减少刀齿每转进给量和降低切削力，有助提高加工精度。分析屮型加T屮心的高速化与高精化的发展历程，可以得出作为表征其切削运动高速化的主轴最高转速和最大进给速度，大致持续地以每10年增长」倍的比率上升，而表征丿力缩机床辅助时间的快移速度（指以滚珠丝槓和旋转伺服电机驱动）和自动换刀/工作台转位速度，基本上以每12〜15年翻一番的速度增长，