范龍等

【摘 要】機床是制造業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，而目前機床設(shè)備正朝著高復合、高精度、高速度化和模塊化的復合機床發(fā)展。簡單介紹了組合機床的含義、應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀，然后結(jié)合最新的研究成果重點介紹了組合機床的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】組合機床；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

【Abstract】The machine tool is the main manufacturing equipment， and machine equipment is changing for the high complex， high-precision， high speed and modular composite machine currently. This paper briefly introduces the meaning of machine tool， application and development status.Then the paper focuses on the development trend of modular machine tool combined with the latest research.

【Key words】Combined machine tool； Research status； Development trend

0 引言

機床是制造業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，而數(shù)控機床是高精度、高效率的自動化生產(chǎn)設(shè)備。隨著科學技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機床正朝著高復合、高精度、高速度化和模塊化方向發(fā)展。因此，數(shù)控組合機床就是在這樣的社會環(huán)境下，為了適應(yīng)當下的機械加工工藝對機床在高速、高精等方面的要求應(yīng)運而生的。

經(jīng)有關(guān)組織統(tǒng)計，自2010年起，屮國已經(jīng)成為世界最大的機床生產(chǎn)國和購買國，在巨大的國內(nèi)市場的拉動下，我國的機床產(chǎn)業(yè)進入了高速發(fā)展時期，新技術(shù)新產(chǎn)品大量被投入使用，一些具有國際水平的新產(chǎn)品也陸續(xù)推出，隨著機床工業(yè)的飛速發(fā)展，特別是復合加工技術(shù)的日益廣泛應(yīng)用，機床的高效率、高精度以及近乎荀刻的成本控制日漸深入人心。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，由于單一加工內(nèi)容，造成的數(shù)控加工裝備和自動生產(chǎn)線機床成本浪費高達30%，因而影響其效能的充分發(fā)揮。由于以上各種原因，使得區(qū)別于傳統(tǒng)單一加工內(nèi)容的組合機床就顯現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢。

1 組合機床含義及應(yīng)用

組合機床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。它一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。它適宜于在大批量生產(chǎn)中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進行加工。這種機床既具有專用機床的結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高和自動化程度高的特點，又具有一定的重新調(diào)整能力，以適應(yīng)工件變化的需要。

組合機床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件（如飛輪、汽車后橋半軸等）的外圓和端面加工。

2 國內(nèi)外組合機床現(xiàn)狀

組合機床出現(xiàn)在世界上只有50多年的歷史。我國組合機床事業(yè)是從無到有，逐漸發(fā)展起來的。從1956年開始自行設(shè)計、制造了組合機床并得到很大發(fā)展。如北京、上海、遼寧、山東、江蘇等發(fā)展很快，西北、西南地區(qū)也又新的發(fā)展。國家又重點安排了一批工廠，如大連機床廠、常州機床廠、大河機床廠、長沙機床廠、上海第十機床廠等20多個工廠生產(chǎn)組合機床通用部件，為全國各地機械加工部門用組合機床自己武裝自己創(chuàng)造了非常有利的條件。許多工廠在大搞技術(shù)改造、設(shè)備更新、質(zhì)量翻新的熱潮中，制造了大量的組合機床及其自動線，成倍地提高了勞動生產(chǎn)率，保證了產(chǎn)量和質(zhì)量，降低了成本。目前，我國大多數(shù)省、市、自治區(qū)都能設(shè)計并制造組合機床及其自動線，產(chǎn)量、質(zhì)量和技術(shù)水平都在不斷提高。我國組合機床及其自動線已占有一定數(shù)量，特別是在汽車制造行業(yè)已有了大量的組合機床及其自動線，生產(chǎn)能力也在不斷提高。用我國自行設(shè)計與制造的組合機床及其自動線武裝起來的第二汽車制造廠，經(jīng)投產(chǎn)后證明具有規(guī)模、效率高，具有較高的自動化程度特點物理從工藝方案和布局，還是從加工精度和質(zhì)量方面看，這些組合機床及組合機床自動線都已達到國際先進水平。

近幾年來，組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器、儀表、縫紉機、自行車、閥門、礦山機械、冶金、航空、紡織機械及軍工等部門已獲得廣泛的應(yīng)用，甚至一些中小批量生產(chǎn)部門也開始推廣使用。由于組合機床具有的一系列優(yōu)點，因此在我國機械加工工業(yè)中廣泛推廣使用組合機床已成為多、快、好、省地發(fā)展我國機械加工工業(yè)的一條重要途徑，繼續(xù)發(fā)展和提高組合機床及自動線技術(shù)水平，是當前機械加工工業(yè)的一項重要任務(wù)。

3 組合機床發(fā)展趨勢

3.1 廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)

國外主要的組合機床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件，在組合機床上不僅一般動力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。

安陽第二機床廠吳慧萍設(shè)計生產(chǎn)的立式單面四工位擴鉸缸體挺柱孔組合機床，如圖1所示。該機床由四個工位自動切換組成，利用移動前導向裝置和棘爪輸送裝置配合液壓夾緊，實現(xiàn)兩個零件的同時加工。不僅節(jié)約了設(shè)備成本，而且提高了生產(chǎn)效益。

3.2 發(fā)展綜合自動化技術(shù)

現(xiàn)代工業(yè)的大發(fā)展對自動化制造技術(shù)提出了許多新的需求，大批量生產(chǎn)的高效率，要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工工序，而且能完成零件從毛坯進線到成品下線的全部工序。

一拖開創(chuàng)裝備科技有限公司李洋設(shè)計了發(fā)動機缸體軸承蓋專用機床。以往的加工中，許多廠家通常采用兩臺機床分別對軸承蓋螺栓孔進行鉆孔和擴孔加工，這樣不僅效率較低，品種單一，而且工件多次裝夾造成了一定的定位誤差。為了提高其加工效率和精度，該機床對鉆孔和擴孔工序進行了整合，圖2所示為其結(jié)構(gòu)示意圖。機床對工件的加工分二步進行，其中一工位刀具通過浮動鉆模板進行鉆孔加工，然后浮動鉆模板隨主軸箱退回原位，工件隨夾具通過移位滑臺移位至擴孔工位，刀具通過固定鉆模板進行擴孔加工。同時，工件采用濕式加工，其所在夾具及鉆模板上均設(shè)有濕式加工所用的水路系統(tǒng)，在對刀具進行冷卻的同時，保證了工件定位面定位精度。

3.3 發(fā)展綜合高速切削技術(shù)

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，高速切削技術(shù)取得了顯著的進步。高速、高效、復合是當今機械加工的發(fā)展趨勢。實現(xiàn)高速切削的最關(guān)鍵技術(shù)是研究開發(fā)性能優(yōu)良的高速切削機床，自20世紀80年代中期以來，開發(fā)高速切削機床便成為國際機床工業(yè)技術(shù)發(fā)展的主流。

上海電氣機床成套工程有限公司潘家珍設(shè)計了四工位雙軸數(shù)控高速鉆削組合機床，如圖3所示。機床采用四等分數(shù)控轉(zhuǎn)臺交換夾具、精密內(nèi)冷高速旋轉(zhuǎn)主軸和伺服驅(qū)動進給，采用四工位雙軸數(shù)控高速鉆削的方式，從三個不同方向同時對門鉸鏈進行螺紋底孔及倒角加工、銷軸孔加工和背孔螺紋底孔及倒角加工。通過對夾具的快速更換，可以加工不同型號的門鉸鏈車身件零件。左右件一次裝夾同時加工。加工節(jié)拍為12s/兩件。除人工上下料外，實現(xiàn)全自動加工過程。

3.4 發(fā)展柔性技術(shù)

20世紀80年代以來，國外對中大批量生產(chǎn)，多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施，使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機床；同時根據(jù)加工中心的發(fā)展，開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的加工單元，并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動線（FTL）。這種結(jié)構(gòu)的變化，既可以實現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏，又可以使機床配置更加靈活多樣。

浙江大學流體傳動及控制國家重點實驗室姚榮慶開發(fā)了CNG車載瓶端部機械加工柔性組合機床，如圖4所示。該機床針對傳統(tǒng)CNG車載瓶加工缺少數(shù)控專機造成大質(zhì)量CNG車載瓶加工質(zhì)量較差和生產(chǎn)效率低下等技術(shù)問題，將基于移置式多軸機床的旋風切削、基于圖像反饋的刀具切削路徑誤差補償、面向綠色切削的霧化冷卻技術(shù)等進行組合應(yīng)用，開發(fā)了CNG車載瓶端部機械加工柔性組合機床，實現(xiàn)了高速平穩(wěn)切削，快速可靠換刀，自適應(yīng)性補償缺陷，高效環(huán)保的刀具冷卻。組合機床的應(yīng)用使得CNG車載瓶加工技術(shù)的自動化程度、加工精度和生產(chǎn)效率都得到了明顯提高。

4 結(jié)語

機床工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)特別是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)，在國民經(jīng)濟中占有重要的戰(zhàn)略地位。當今社會企業(yè)的發(fā)展壯大，都離不開創(chuàng)新，組合機床行業(yè)企業(yè)一要開展科技攻關(guān)，攻克當前行業(yè)企業(yè)技術(shù)發(fā)展上的難題。當今科學技術(shù)快速發(fā)展，傳統(tǒng)的組合機床已經(jīng)落后，企業(yè)需要立足根本，重點把關(guān)，把企業(yè)科研能力當成重中之重，使企業(yè)的創(chuàng)新能力到達一個新的平臺。

【參考文獻】

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[3]潘家珍.四工位雙軸數(shù)控高速鉆削組合機床設(shè)計[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2014（9）：137-139.

[4]姚榮慶，等.CNG車載瓶端部機械加工柔性組合機床的開發(fā)[J].中國機械工程，2012（14）：1674-1677.

[責任編輯：鄧麗麗]