我國數控車(chē)床的現狀和發(fā)展趨勢

    數控技術(shù)的應用不但給傳統制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著(zhù)數控技術(shù)的不斷發(fā)展和應用領(lǐng)域的擴大，它對國計民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車(chē)、輕工、醫療等)的發(fā)展起著(zhù)越來(lái)越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數字化已是現代發(fā)展的大趨勢。當前數控車(chē)床呈現以下發(fā)展趨勢。 

    1. 高速、高精密化 

    高速、精密是機床發(fā)展永恒的目標。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，機電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，對零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來(lái)愈高。為滿(mǎn)足這個(gè)復雜多變市場(chǎng)的需求，當前機床正向高速切削、干切削和準干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線(xiàn)電機的成功應用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導程空心內冷和滾珠螺母強冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線(xiàn)導軌副等機床功能部件的面市，也為機床向高速、精密發(fā)展創(chuàng )造了條件。 

    數控車(chē)床采用電主軸，取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節，大大減少了主傳動(dòng)的轉動(dòng)慣量，提高了主軸動(dòng)態(tài)響應速度和工作精度，*解決了主軸高速運轉時(shí)皮帶和帶輪等傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題。采用電主軸結構可使主軸轉速達到10000r/min以上。 

    直線(xiàn)電機驅動(dòng)速度高，加減速特性好，有*的響應特性和跟隨精度。用直線(xiàn)電機作伺服驅動(dòng)，省去了滾珠絲杠這一中間傳動(dòng)環(huán)節，消除了傳動(dòng)間隙(包括反向間隙)，運動(dòng)慣量小，系統剛性好，在高速下能精密定位，從而極大地提高了伺服精度。 

    直線(xiàn)滾動(dòng)導軌副，由于其具有各向間隙為零和非常小的滾動(dòng)摩擦，磨損小，發(fā)熱可忽略不計，有非常好的熱穩定性，提高了全程的定位精度和重復定位精度。 

    通過(guò)直線(xiàn)電機和直線(xiàn)滾動(dòng)導軌副的應用，可使機床的快速移動(dòng)速度由目前的10～20m/mim提高到60～80m/min，甚至高達120m/min。 

    2. 高可靠性 

    數控機床的可靠性是數控機床產(chǎn)品質(zhì)量的一項關(guān)鍵性指標。數控機床能否發(fā)揮其高性能、高精度和率，并獲得良好的效益，關(guān)鍵取決于其可靠性的高低。 

    3. 數控車(chē)床設計CAD化、結構設計模塊化 

    隨著(zhù)計算機應用的普及及軟件技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)得到了廣泛發(fā)展。CAD不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進(jìn)行設計方案選擇和大件整機的靜、動(dòng)態(tài)特性分析、計算、預測及優(yōu)化設計，可以對整機各工作部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真。在模塊化的基礎上在設計階段就可以看出產(chǎn)品的三維幾何模型和逼真的色彩。采用CAD，還可以大大提高工作效率，提高設計的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設計成本，提高市場(chǎng)競爭能力。 

    通過(guò)對機床部件進(jìn)行模塊化設計，不僅能減少重復性勞動(dòng)，而且可以快速響應市場(chǎng)，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設計周期。 

    4. 功能復合化 

    功能復合化的目的是進(jìn)一步提高機床的生產(chǎn)效率，使用于非加工輔助時(shí)間減至zui少。通過(guò)功能的復合化，可以擴大機床的使用范圍、提率，實(shí)現一機多用、一機多能，即一臺數控車(chē)床既可以實(shí)現車(chē)削功能，也可以實(shí)現銑削加工；或在以銑為主的機床上也可以實(shí)現磨削加工。寶雞機床廠(chǎng)已經(jīng)研制成功的CX25Y數控車(chē)銑復合中心，該機床同時(shí)具有X、Z軸以及C軸和Y軸。通過(guò)C軸和Y軸，可以實(shí)現平面銑削和偏孔、槽的加工。該機床還配置有強動(dòng)力刀架和副主軸。副主軸采用內藏式電主軸結構，通過(guò)數控系統可直接實(shí)現主、副主軸轉速同步。該機床工件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。 

    5. 智能化、網(wǎng)絡(luò )化、柔性化和集成化 

    21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統。智能化的內容包括在數控系統中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過(guò)程的自適應控制，工藝參數自動(dòng)生成；為提高驅動(dòng)性能及使用連接方面的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動(dòng)識別負載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控等方面的內容，以方便系統的診斷及維修等。 

    網(wǎng)絡(luò )化數控裝備是近年來(lái)機床發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。數控裝備的網(wǎng)絡(luò )化將極大地滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)、制造系統、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實(shí)現新的制造模式，如敏捷制造、虛擬企業(yè)、制造的基礎單元。 

    數控機床向柔性自動(dòng)化系統發(fā)展的趨勢是：從點(diǎn)(數控單機、加工中心和數控復合加工機床)、線(xiàn)(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車(chē)間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò )集成制造系統)的方向發(fā)展，另一方面向注重應用性和經(jīng)濟性方向發(fā)展。柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)適應動(dòng)態(tài)市場(chǎng)需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎技術(shù)。其重點(diǎn)是以提高系統的可靠性、實(shí)用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標，注重加強單元技術(shù)的開(kāi)拓和完善。CNC單機向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。數控機床及其構成柔性制造系統能方便地與CAD、CAM、CAPP及MTS等聯(lián)結，向信息集成方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò )系統向開(kāi)放、集成和智能化方向發(fā)展。