淺談金屬切削機(jī)床發(fā)展概況

崔芙銘 王清源 劉金磊

摘 要：論述了金屬切削機(jī)床的起源、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，以及我國(guó)的機(jī)床行業(yè)向高精度、高柔性及高度自動(dòng)化發(fā)展的進(jìn)程。同時(shí)，對(duì)品種和規(guī)格繁多的金屬切削機(jī)床的分類和編制型號(hào)進(jìn)行了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：切削機(jī)床、數(shù)控機(jī)床

引言：金屬切削機(jī)床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，鑒于金屬切削機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器，所以又稱之為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)”，習(xí)慣上也稱之為機(jī)床。

金屬切削機(jī)床是加工機(jī)器零件的主要設(shè)備。它所擔(dān)負(fù)的工作量，大約占機(jī)器總制造業(yè)工作總量的40%到60%。機(jī)床的技術(shù)水平直接影響機(jī)械制造工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此，機(jī)床的技術(shù)水平以及發(fā)展?fàn)顩r是各國(guó)備受關(guān)注的對(duì)象之一。機(jī)床的發(fā)展水平一定程度上代表一個(gè)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)水平，進(jìn)一步?jīng)Q定了這個(gè)國(guó)家的發(fā)展水平。

機(jī)床作為“工具母機(jī)”這一屬性決定了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。機(jī)床工業(yè)為各種類型的機(jī)械制造廠提供了先進(jìn)的制造技術(shù)與優(yōu)質(zhì)高效的機(jī)床設(shè)備，促進(jìn)機(jī)械制造工業(yè)的生產(chǎn)能力和工業(yè)水平的提高。機(jī)械制造工業(yè)為工農(nóng)、交通、運(yùn)輸、以及國(guó)防等各部門提供各種類型的機(jī)器、儀器和工具，可以說(shuō)機(jī)械制造工業(yè)肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化技術(shù)裝備的任務(wù)。

1.現(xiàn)代機(jī)床的起源和發(fā)展

金屬切削機(jī)床是人類在改造自然的長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。

最原始的機(jī)床是依靠雙手的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在工件上鉆孔。加工對(duì)象是木材。

當(dāng)加工對(duì)象由木材逐漸過(guò)渡到金屬時(shí)，各種形式的機(jī)床活動(dòng)都要求增大動(dòng)力。于是就逐漸出現(xiàn)了畜力、風(fēng)力、水利等驅(qū)動(dòng)的機(jī)床。

現(xiàn)代意義上，用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床， 是在18 世紀(jì)中葉才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。當(dāng)時(shí)，歐美一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家開(kāi)始了從工廠手工業(yè)向資本主義機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過(guò)渡，需要越來(lái)越多的各種機(jī)器，這就推動(dòng)了機(jī)床的迅速發(fā)展。隨著蒸汽機(jī)的問(wèn)世，1770 年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床。1797 年發(fā)明了帶有機(jī)動(dòng)刀架的車床，開(kāi)創(chuàng)了用機(jī)械代替人手控制刀具運(yùn)動(dòng)的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機(jī)床的加工精度和功效產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍， 初步形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛形，也就是金屬切削機(jī)床的開(kāi)始。繼車床之后，隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，除通用機(jī)床外，其他各種機(jī)床也陸續(xù)被創(chuàng)造出來(lái)。到19 世紀(jì)末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機(jī)床等基本類型的機(jī)床已先后形成。

近些年來(lái)，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及激光技術(shù)等的發(fā)展并應(yīng)用于及機(jī)床領(lǐng)域，使機(jī)床的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。人只需將工作程序輸入到計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)去操作機(jī)床。由計(jì)算機(jī)操作的機(jī)床，不僅可以代替人完成緊張繁雜重復(fù)的工作，而且不會(huì)出錯(cuò)。

不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度是機(jī)床發(fā)展的基本方向。數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為機(jī)床技術(shù)發(fā)展的主流。由于數(shù)控加工技術(shù)綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、精密檢測(cè)等方面的技術(shù)成果，具有高柔性、高精度與高度自動(dòng)化的特點(diǎn)。因此，采用數(shù)控加工手段， 解決了機(jī)械制造中常規(guī)加工技術(shù)難以解決甚至無(wú)法解決的單件小批量， 特別是復(fù)雜型面零件加工的自動(dòng)化問(wèn)題。應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)的一次技術(shù)革命， 使機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段，提高了機(jī)械制造業(yè)的水平，為社會(huì)提供了高質(zhì)量、多品種及高可靠性的機(jī)械產(chǎn)品。同時(shí)，改型方便，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代，也是數(shù)控機(jī)床進(jìn)入大量生產(chǎn)領(lǐng)域的重要原因。

機(jī)床發(fā)展到數(shù)控化階段，不僅不需要人為機(jī)床提供動(dòng)力，而且機(jī)床的操作也由機(jī)器完成了，人的工作只是完成編程加工程序和調(diào)整刀具等。只要為機(jī)床的自動(dòng)加工準(zhǔn)備好條件，然后則由計(jì)算機(jī)控制機(jī)床自動(dòng)完成加工過(guò)程。

2.金屬切削機(jī)床的分類和型號(hào)編制

2.1機(jī)床的分類

金屬切削機(jī)床的品種和規(guī)格眾多。為了便于區(qū)別、使用和管理，須對(duì)機(jī)床加以分類和編制型號(hào)。

金屬切削機(jī)床的傳統(tǒng)分類分類方法，主要是按加工性質(zhì)和所使用的刀具進(jìn)行分類。根據(jù)我國(guó)制定的機(jī)床型號(hào)編制方法，目前將機(jī)床分為12大類：車床、銑床、刨床、磨床、螺紋加工機(jī)床、拉床、鉆床、鏜床、齒輪加工機(jī)床、特種加工機(jī)床、鋸床、其他機(jī)床。

這是根據(jù)機(jī)床所具有的加工性能進(jìn)行的分類。還可根據(jù)機(jī)床的應(yīng)用范圍以及自動(dòng)化程度亦或是工作精度進(jìn)行各種形式的劃分。例如：普通機(jī)床、專門化機(jī)床、專用機(jī)床；手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)；普通精度機(jī)床、精密機(jī)床、高精度機(jī)床；等。

隨著機(jī)床的發(fā)展，其分類方法也將不斷發(fā)展。現(xiàn)代機(jī)床正向數(shù)控化方向發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的功能日趨多元化，工序更加集中?，F(xiàn)在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床集中了越來(lái)越多的傳統(tǒng)機(jī)床的功能。例如，數(shù)控車床在臥式車床功能的基礎(chǔ)上，又集中了轉(zhuǎn)塔車床、仿形車床、自動(dòng)車床等多種車床的功能；車削中心出現(xiàn)以后，在數(shù)控車床功能的基礎(chǔ)上，又加人了鉆、銑、鏜等類機(jī)床的功能。又如，具有自動(dòng)換刀功能的鏜銑加工中心機(jī)床[習(xí)慣上稱為“加工中心”（Machining center）]，集中了鉆、鏜、銑等多種類型機(jī)床的功能： 有的加工中心的主軸既能立式又能臥式，即集中了立式加工中心和臥式加工中心的功能?？梢?jiàn)，機(jī)床數(shù)控化引起了機(jī)床傳統(tǒng)分類方法的變化。這種變化主要表現(xiàn)在機(jī)床品種不是越分越細(xì)，而應(yīng)是趨向綜合。

2.2機(jī)床型號(hào)的編制

機(jī)床的型號(hào)是賦于每種機(jī)床的一個(gè)代號(hào)，用以簡(jiǎn)明地表示機(jī)床的類型、通用和結(jié)構(gòu)特性，以及主要技術(shù)參數(shù)等。我國(guó)的機(jī)床型號(hào)，現(xiàn)在是按1985 年頒布的標(biāo)準(zhǔn)JB1838-85 《金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法》編制的。此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，機(jī)床型號(hào)由漢語(yǔ)拼音字母和數(shù)字按一定的規(guī)律組合而成，它適用于各類通用機(jī)床和專用機(jī)床（不包括組合機(jī)床）。

（1）機(jī)床類、組系的劃分及其代號(hào)

機(jī)床的類別用漢語(yǔ)拼音大寫字母表示。如“M”代表磨床。

機(jī)床的組別和類別代號(hào)用兩位數(shù)字表示。每類機(jī)床按其結(jié)構(gòu)性能及使用范圍劃分為10個(gè)組，用數(shù)字0 --9表示。每組機(jī)床又分若干個(gè)系（系列）。

（2）機(jī)床的特性代號(hào)

為表示機(jī)床的某種通用特性，在類別代號(hào)之后加上相應(yīng)的特性代號(hào)。如“CK”代表數(shù)控車床。

（3）機(jī)床主參數(shù)、第二主參數(shù)和設(shè)計(jì)順序號(hào)

機(jī)床主參數(shù)代表機(jī)床規(guī)格的大小，用折算值（主參數(shù)乘以折算系數(shù)）表示。

第二主參數(shù)一般是指主參數(shù)、最大跨距、最大工作長(zhǎng)度、工作臺(tái)工作面長(zhǎng)度等等。第二主參數(shù)也用折算值表示。

（4）機(jī)床的重大改進(jìn)順序號(hào)

當(dāng)機(jī)床的性能及結(jié)構(gòu)布局有重大改進(jìn)，并按新產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)、試制和鑒定時(shí)，在原機(jī)床型號(hào)的尾部，加重大改進(jìn)順序號(hào)A、B、C等，以便于和原機(jī)床有所區(qū)別。

（5）同一型號(hào)機(jī)床的變型代號(hào)

某些機(jī)床，根據(jù)不同的加工需要，在基本型號(hào)機(jī)床的基礎(chǔ)上僅改變機(jī)床的部分性能結(jié)構(gòu)時(shí)，則在基礎(chǔ)型號(hào)之后加1、2、3等變型代號(hào)。

目前所使用的機(jī)床型號(hào)的編制方法過(guò)于細(xì)化，。由前述可知，機(jī)床數(shù)控化以后，其功能日趨多樣化，一臺(tái)數(shù)控車床同時(shí)具有多種組別和系別的車床功能。這樣，很難按照當(dāng)前的分類方法把它歸為具體的哪個(gè)組別、系別。這就為車窗的分類帶來(lái)了困難。

結(jié)語(yǔ)：我國(guó)的機(jī)床工業(yè)已經(jīng)取得了很大的成就，但與世界先進(jìn)水平相比，還有很大的差距。國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性也不夠穩(wěn)定，特別是先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和科研還需作進(jìn)一步的努力。因此，我國(guó)的機(jī)床工業(yè)面臨著光榮而艱巨的任務(wù)，必須發(fā)奮圖強(qiáng)，努力工作，不斷擴(kuò)大技術(shù)隊(duì)伍和提高人員的技術(shù)素質(zhì)，學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，大力開(kāi)展科學(xué)研究，以便早日趕上世界先進(jìn)水平。

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