一種多功能小型機(jī)床的調(diào)查研究

趙林 王志坤

【摘要】針對機(jī)床現(xiàn)狀進(jìn)行多功能機(jī)床的功能、性能和可靠性方面的改進(jìn)使其具有更強(qiáng)的市場競爭力，加速一體化機(jī)床的技術(shù)發(fā)展。這種小型機(jī)床一次性的完成精密加工小型工件的多道工序的精確加工。本機(jī)床完全能夠完成鉆、銑、車、磨等多道工序，同時(shí)配有手動和自動換刀裝置，操作過程多樣;避免了購買多臺機(jī)床所需要的成本;同時(shí)省去了拆裝時(shí)間;提高生產(chǎn)效率。

【關(guān)鍵詞】一體化機(jī)床;小型;多功能

Abstract：to improve the function，performance and reliability of the multifunctional machine tool has the stronger market competitiveness of the machine tool technology development status，to accelerate the integration of machine tool.This small machine one-time complete multi-channel precision small workpiece precision machining.The machine can complete drilling，milling，grinding，car and other procedures，also equipped with manual and automatic tool changer，operation process diversity;avoid buying machine tool costs;at the same time，saves time and improves the production efficiency.

Keywords：the integration of machine tool;small machine;multifunctional machine

進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到金融危機(jī)帶來的激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進(jìn)多功能小型機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。多功能小型機(jī)床以其卓越的柔性自動化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。研究多功能小型機(jī)床，為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件，促使制造業(yè)向著高效、優(yōu)質(zhì)以及人性化的方向發(fā)展以及中小企業(yè)設(shè)備的合理優(yōu)化，提高機(jī)床加工效率和使用年限有重要意義。隨著制造業(yè)對社會經(jīng)濟(jì)的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，多功能小型機(jī)床不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要[1]。

1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

（1）日本機(jī)床的設(shè)計(jì)注重技術(shù)的革新，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)機(jī)床設(shè)計(jì)技術(shù)的信息化、智能化、智能源、微小化、高精度、高速化等，同時(shí)合理運(yùn)用三維電腦設(shè)計(jì)。加強(qiáng)信息科技技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、環(huán)境保護(hù)、人才培養(yǎng)和收益能力等。

（2）美國機(jī)床的生產(chǎn)主要應(yīng)用于大型汽車公司和航天航空公司等。機(jī)床產(chǎn)業(yè)的制度管理，故障排除和售后服務(wù)日漸普及。美國機(jī)床業(yè)主要將掃描設(shè)備附加與加工設(shè)備上，可在短時(shí)間內(nèi)加以分析，利用電腦軟件進(jìn)行曲面加工可滿足廠家的特殊要求。

（3）我國的機(jī)床產(chǎn)品去最初的產(chǎn)品生產(chǎn)大國逐漸走向機(jī)床強(qiáng)國，從設(shè)備進(jìn)口大國逐變?yōu)橘Q(mào)易大國。我國機(jī)床的組織結(jié)構(gòu)是建立一大帶小，一小保大的組織體系。我國機(jī)床的生產(chǎn)主要適用于電力設(shè)備、機(jī)械基礎(chǔ)設(shè)備、汽車等重要領(lǐng)域。我國企業(yè)具備了自主研發(fā)的能力，扭轉(zhuǎn)了過度進(jìn)口的局面。

通過資料發(fā)現(xiàn)，自20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)外機(jī)床的工作精度平均每年提升10%，我國機(jī)床產(chǎn)業(yè)已具有較強(qiáng)的市場競爭力，但在中、高檔機(jī)床方面，與國外一些先進(jìn)產(chǎn)品相比，仍存在較大差距，我國大部分多功能一體化機(jī)床產(chǎn)品在技術(shù)處于跟蹤階段。

基于這一現(xiàn)實(shí)，應(yīng)強(qiáng)化以下五個(gè)方面的改進(jìn)：

（1）優(yōu)先提倡高速化，提升機(jī)床在數(shù)控方面的優(yōu)良性能。

（2）優(yōu)先發(fā)展數(shù)控機(jī)床向高效性，柔性制造和高精化發(fā)展，推進(jìn)納米級高精度機(jī)床計(jì)劃的統(tǒng)籌和實(shí)行。

（3）加強(qiáng)發(fā)展多功能復(fù)合加工的數(shù)控機(jī)床來提高單件和中小批量生產(chǎn)的加工精度和高效柔性化。

（4）相比較來說大量生產(chǎn)、發(fā)展快速重組制造即RRMS系統(tǒng)和可拆解機(jī)床即RMT會是一個(gè)有效的解決方案。

（5）發(fā)展網(wǎng)絡(luò)制造單元以適應(yīng)數(shù)字化企業(yè)的構(gòu)建[3]。

2.新型機(jī)床設(shè)計(jì)功能及特色

機(jī)床在當(dāng)今的制造業(yè)中演繹著非常重要的角色，設(shè)計(jì)需要試制的小批量的小型零件，也可用于測試零件的性能和各項(xiàng)參數(shù)。比如在學(xué)校做一些加工類實(shí)驗(yàn)，再比如一些工廠的實(shí)驗(yàn)室，通常的大型機(jī)床并不見得合適。

為了解決這些問題，我們用三維軟件模擬設(shè)計(jì)制造了多功能小型機(jī)床，這是一款集車、銑、磨、鉆于一體的多功能小型機(jī)床，主旨在于使人們可以在一臺多功能小型機(jī)床上一次性的完成對精密加工小型工件的多道工序的精確加工，同時(shí)還伴有手動的換刀裝置，不僅保證簡單的加工要求，節(jié)約了空間和成本，也提高了加工效率，從而滿足多樣化的加工需求。

新型多功能機(jī)床包含了多種加工工藝，新穎的自動換刀結(jié)構(gòu)，精確地進(jìn)給結(jié)構(gòu)，獨(dú)特的車、銑、鉆等交換方式。整機(jī)效果渲染，如圖1所示。

圖1 新型多功能機(jī)床效果圖（C-4D環(huán)境）

現(xiàn)代的機(jī)床已經(jīng)向高速化，復(fù)合化，智能化，環(huán)保型邁進(jìn)。為了迎合人們和工作的需求，設(shè)計(jì)師紛紛采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)手法進(jìn)行機(jī)床的開發(fā)。

新材料、新工藝的應(yīng)用促進(jìn)了機(jī)床結(jié)構(gòu)的發(fā)展和機(jī)床輕量化，給機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了方便。機(jī)床構(gòu)件的微型化，成形技術(shù)的發(fā)展帶來了機(jī)床表面的平整化，減少了機(jī)床構(gòu)件的數(shù)量，提高了機(jī)床的工作效率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)床結(jié)構(gòu)的微型化。從實(shí)驗(yàn)得知：多功能小型機(jī)床使工作效率大大提高，節(jié)省了人力物力的消耗。

多功能小型機(jī)床的加工特點(diǎn)：

（1）自動化程度高，具有很高的生產(chǎn)效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過程都可由數(shù)控機(jī)床自動完成。若配合自動裝卸手段，則是無人控制工廠的基本組成環(huán)節(jié)。數(shù)控加工降低了工人的勞動時(shí)間，節(jié)省勞動力;省去了劃線、多次裝夾定位、檢測等工序及其輔助操作，使工作變得更加簡單易于控制。

（2）機(jī)床擁有很高的適應(yīng)性，當(dāng)待加工物件改變時(shí)，除傳統(tǒng)解決方式例如換刀具和毛坯裝夾外不用復(fù)雜的調(diào)整，只需重新編寫程序輸入，大大縮短了生產(chǎn)周期。

（3）機(jī)械精度很高，保證高質(zhì)量。物件精度在0.004～0.01mm之間，零件的精密程度對機(jī)床不產(chǎn)生影響。由于機(jī)器操作占了百分之八十，所以人為誤差可忽略不計(jì)，對批量零件的尺寸有了更高的要求，高精度機(jī)床可以采用位置檢測來提升精度。

（4）可以很容易的建立起與計(jì)算機(jī)的聯(lián)系，容易實(shí)現(xiàn)群控。由于機(jī)床采用數(shù)字信息控制，易于與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)連接，形成CAD/CAM一體化系統(tǒng)，并且可以建立各機(jī)床間的聯(lián)系，容易實(shí)現(xiàn)群控[2]。

3.總結(jié)

隨著全球制造技術(shù)的發(fā)展企業(yè)為了提高自身競爭力，要求配置效率更高，成本低的加工機(jī)床，然而傳統(tǒng)機(jī)床在以后的加工生產(chǎn)中會遇到困難，研究開發(fā)一種現(xiàn)代化機(jī)床有著重要的意義。因此一種新型的加工機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生—多功能小型機(jī)床，多功能小型機(jī)床是一種高精度，高柔性，高速度，高質(zhì)量的新型機(jī)床，由于高速度，高質(zhì)量，高精度，高柔性的特性與普通機(jī)床大有不同這也展示了多功能小型機(jī)床的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[1]梁俊彥，李云翔.機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].科技咨訊，2007（21）：23-26.

[2]成宇.數(shù)控機(jī)床的創(chuàng)新[J].百科知識，2006（03）：11-13.

[3]盛伯浩.數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢及對策[J].世界制造技術(shù)與裝備市場，2004.

基金項(xiàng)目：2013年高校國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（編號：201310448021）。

作者簡介：

趙林（1992—），男，山東德州人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于德州學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)。

王志坤（1982—），男，山東德州人，碩士研究生，講師，主要從事指導(dǎo)大學(xué)生科技文化創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的研究。