機(jī)床技術(shù)14大發(fā)展趨勢(shì)總覽 1
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(guò)工藝過(guò)程集成，一次裝卡就把一個(gè)零件加工過(guò)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(guò)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(guò)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Mazak 410H，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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程
除了金屬切削和鍛壓成形外，新的加工工藝方法和過(guò)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.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?/FONT>
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(guò)工藝過(guò)程集成，一次裝卡就把一個(gè)零件加工過(guò)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(guò)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(guò)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Mazak 410H，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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程
除了金屬切削和鍛壓成形外，新的加工工藝方法和過(guò)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.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?/FONT>
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