世界數控機床的發展日新月異,中國的工作母機也應該迎頭趕上。那么,如何借鑒國外的先進技術,提升我國數控機床的核心競爭力呢?在此提出一些機床設計方面的看法,供廣大數控機床市場網網友參考。
1. 并聯機床的誕生
美國G&L公司發明的并聯機床,從此機床由傳統的C型傳動鏈結構向并聯運動發展。
所謂并聯機床,就是以空間并聯機構為基礎,以數控軟件代替部分硬件、以電子裝置及元器件代替部分機械裝置,通過改變桁架桿的長度及移動支點位置,來迅速實現刀具與工件的相對位置變動,從而打破了傳統機床以直角坐標系為基礎的串聯運動學原理。
譬如德國DS公司的Z3銑頭,就是利用并聯機床的原理,為高速高效加工航空工業的型框、翼肋等開創了先河,目前該ECOSPEED系列的加工中心市場占有率極高。
然而大家知道,并聯機床的最大缺點是剛性較弱,因此如何改善剛性,擴大自由度限制范圍是一個值得研究的課題。中國對串、并聯相結合的新概念機床研究有一定基礎,清華大學、哈量等著名企業廠校結合,也取得了很大成果。
微型化也是并聯機床發展的一個發展思路,我們可以放置在大型零件內部進行加工,其結構可以正置、倒置或水平放置。
2. 倒置立車的發明
德國EMAG公司發明的倒置立車,特別適宜對輕型回轉體零件的大批量加工,隨即倒立車加工中心馬上應運而生。北一機床、沈陽機床等也陸續開發出成功案例。上海理工大學和上海重型機床廠聯合制造的倒、正置相結合的數控立車,已在上海三菱電梯成功應用。倒置機床變型容易,非常適合復合加工發展,除車、銑、鏜以外,還可加上滾齒、磨齒、激光和焊接加工等等。我們還可將其與FMS聯線,尤其是傳輸機構和工件的自動化搬運等方面大有機會,如采用機械手臂等。
3. 沒有X軸的加工中心
通過極坐標和笛卡爾坐標的轉換來實現X軸運動。主軸箱是由大功率扭矩電機驅動,繞Z軸作C軸回轉,同時又迅速作Y軸上下升降,這兩種運動方式的合成就完成了X軸向的運動。由于是兩種運動方式的疊加,故機床的快進速度可達到120m/min,加速度是2g。
此類雙運動方式疊加的機床,雖然進給速度比較快,但剛性比較差,所以德國ALFING公司在汽車行業的投標只局限在缸蓋,從來不投缸體。所以我們如果對此項技術有興趣的話,不妨在機床剛性上再下些功夫,機床結構也可以考慮龍門框架型,因為市場需求面比較大。
4. 極端制造
21世紀開始,國際機床制造商普遍重視極端制造,所謂極端制造(Exterme manufacturing),是指在極端條件下,制造極端尺度或極高功能的器件和功能系統,集中表現在微細制造、超精密制造、巨系統制造等方面。
我國在大型、超大型機床制造領域成績顯著,北京第一機床的XKA28105*300重型橋式移動銑車復合中心,上海機床廠的MKA84250/1500-H超重型精密數控軋輥磨床等,均是具有自主知識產權的巨無霸機床;在精細制造方面,上海機床廠有限公司研制成功的納米磨床,是出于世界領先水平的創新產品。
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