雙主軸車床技術(shù)及發(fā)展方向分析

向 良

（佛山市名將自動(dòng)化設(shè)備有限公司，佛山 528300）

近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)車床功能及種類的需求越來(lái)越高，推動(dòng)了我國(guó)車床行業(yè)的不斷發(fā)展。雖然我國(guó)的車床生產(chǎn)水平已經(jīng)有了明顯提高，但是從整體上來(lái)看，要想達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的車床生產(chǎn)技術(shù)依然需要進(jìn)行大量的研究。雙主軸車床與主軸車床相比，具有應(yīng)用廣泛、生產(chǎn)精度高等優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用技術(shù)。基于此，分析雙主軸車床的相關(guān)技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀，研究未來(lái)雙主軸車床技術(shù)的發(fā)展方向，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)力具有重要意義。

1 雙主軸車床概述

雙主軸車床作為常見的數(shù)控車床，具有應(yīng)用效率高、生產(chǎn)精度優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)起著重要的促進(jìn)作用。為了進(jìn)一步提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，為企業(yè)帶來(lái)更多的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，滿足當(dāng)前需求市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品多樣化和高質(zhì)量化的要求，必須加深對(duì)雙主軸車床的了解。雙主軸車床擁有兩個(gè)主軸，能夠同時(shí)進(jìn)行兩種不同形式的生產(chǎn)加工。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用雙主軸技術(shù)能夠完成合作加工、同時(shí)加工和順序交替加工等任務(wù)[1]。標(biāo)準(zhǔn)的雙主軸車床順著車床的主軸中心線布置，能夠保證其在生產(chǎn)加工中高效、穩(wěn)定、秩序化運(yùn)行。為了適應(yīng)各種生產(chǎn)條件，雙主軸車床可以靈活調(diào)整主軸高度，還可以為主軸配備多種夾具。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，部分生產(chǎn)領(lǐng)域的雙主軸車床已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，具有高效的工業(yè)生產(chǎn)能力。

2 應(yīng)用原理及應(yīng)用意義

雙主軸車床的兩個(gè)主軸共同工作，不同的主軸獨(dú)立完成不同的生產(chǎn)要求。在具體生產(chǎn)中，一側(cè)主軸負(fù)責(zé)車削外圓、內(nèi)外螺紋、內(nèi)孔等生產(chǎn)加工工作，另一側(cè)主軸用于倒角、鉸孔、鉆孔、車削等加工。通過(guò)一定的命令規(guī)則，可以改變主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)雙主軸車床中兩個(gè)主軸的分工或合作轉(zhuǎn)動(dòng)。雙主軸車床主要由床身、主軸系統(tǒng)、刀架系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成。車床床身是承擔(dān)整個(gè)車床零部件重量并提供生產(chǎn)安裝工作臺(tái)的重要部件[2]，床身材料為硬度較高的鑄鐵等，具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性。主軸系統(tǒng)的零部件包括主軸箱、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、軸承、主軸主體等。為了滿足實(shí)際應(yīng)用中的高精度和高效率生產(chǎn)要求，主軸系統(tǒng)一般為水冷主軸。刀架系統(tǒng)主要由各個(gè)方位的刀架和伺服系統(tǒng)組成，是雙主軸車床中進(jìn)行不同種類車刀操作的重要部分，決定著復(fù)雜生產(chǎn)零件的加工效率與質(zhì)量。液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)主要由控制元件和液壓零部件組成，是進(jìn)行液壓和控制操作指令的關(guān)鍵系統(tǒng)。

雙主軸車床在工業(yè)生產(chǎn)中具有極強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。首先，雙主軸車床能夠在同一時(shí)間處理兩種不同的加工工序，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。其次，雙主軸車床兩個(gè)主軸的控制系統(tǒng)具有高精度和高運(yùn)行效率等特征，能夠生產(chǎn)與加工復(fù)雜的材料。再次，雙主軸車床的控制系統(tǒng)為數(shù)控系統(tǒng)，具有操作簡(jiǎn)單、功能多樣等優(yōu)勢(shì)。最后，雙主軸車床在加工中能夠有效滿足不同形狀材料的加工，具有極為廣泛的應(yīng)用范圍，目前已經(jīng)應(yīng)用于汽車行業(yè)的零部件加工、機(jī)械制造行業(yè)的模具制造、航天航空用品制造、電子光學(xué)、儀器儀表、醫(yī)療器械、電子通信等方面[3]。

3 雙主軸車床應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 技術(shù)創(chuàng)新力度不足

目前，我國(guó)的雙主軸車床核心技術(shù)研發(fā)力度不足，一些重要的功能部件及控制系統(tǒng)對(duì)國(guó)外進(jìn)口依賴性較強(qiáng)。盡管近年來(lái)部分國(guó)內(nèi)生產(chǎn)商已經(jīng)研發(fā)出自己的產(chǎn)品，但是我國(guó)雙主軸車床的性能仍然與國(guó)外存在較大的水平差異。部分制造商通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，并購(gòu)重組等方式掌握了先進(jìn)的雙主軸車床控制技術(shù)，但是在可靠度、生產(chǎn)精度和人性化功能等方面還缺乏一定研究力度，并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到加大雙主軸車床技術(shù)投入力度的重要性。

3.2 生產(chǎn)工藝管理水平較低

部分國(guó)產(chǎn)雙主軸車床生產(chǎn)廠家并沒(méi)有提升車床的整體制造工藝，主要的生產(chǎn)和加工工具仍為傳統(tǒng)低效率模具，設(shè)備的裝備、調(diào)試及運(yùn)維等工作過(guò)于依賴人工，一旦生產(chǎn)工期緊張，就會(huì)影響加工質(zhì)量。在生產(chǎn)管理方面，我國(guó)部分生產(chǎn)制造商依舊采用傳統(tǒng)的手工記賬與管理方式，管理水平較低，對(duì)生產(chǎn)周期的控制效率不高。

3.3 不重視雙主軸車床售后服務(wù)

雙主軸車床具有廣泛的應(yīng)用前景，但是國(guó)產(chǎn)雙主軸車床的市場(chǎng)占有率較低。究其原因是部分雙主軸車床制造商只重視短期利益，沒(méi)有全方面提高綜合服務(wù)水平，售后服務(wù)較差，無(wú)法高效指導(dǎo)用戶使用雙主軸車床。同時(shí)，對(duì)生產(chǎn)所需的加工工具等了解不深，不能及時(shí)有效解決用戶在生產(chǎn)操作中遇到的問(wèn)題，導(dǎo)致用戶失去對(duì)國(guó)產(chǎn)雙主軸車床的信任度。這就要求生產(chǎn)廠商必須充分分析雙主軸車床的生產(chǎn)加工類型和加工質(zhì)量等，并加強(qiáng)設(shè)備售后服務(wù)，提高售后服務(wù)人員的專業(yè)化水平，打造良好的國(guó)內(nèi)雙主軸車床品牌。

3.4 雙主軸車床穩(wěn)定性不夠

近年來(lái)，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)雙主軸車床生產(chǎn)應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大，其加工質(zhì)量逐漸提高，對(duì)車床加工的穩(wěn)定性和安全性要求也越來(lái)越高。但是，當(dāng)前我國(guó)雙主軸車床在實(shí)際應(yīng)用中的整體工作效率不高，車床穩(wěn)定性不足，嚴(yán)重制約著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。

4 雙主軸車床發(fā)展方向

4.1 生產(chǎn)自動(dòng)化發(fā)展

目前，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)逐漸向智慧化、智能化的方向發(fā)展，加強(qiáng)車床自動(dòng)化水平的研究成為提高工業(yè)生產(chǎn)效率的重要手段。雙主軸機(jī)床作為重要的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，其自動(dòng)化水平到廣大生產(chǎn)企業(yè)的重視。基于此，要想保證雙主軸車床的生產(chǎn)應(yīng)用符合當(dāng)前工業(yè)發(fā)展以及我國(guó)工業(yè)化建設(shè)需要，必須進(jìn)一步提高雙主軸車床的生產(chǎn)自動(dòng)化水平，提高零件生產(chǎn)加工穩(wěn)定性和加工效率[4]。例如，為了提升雙主軸車床生產(chǎn)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)雙主軸車床的大批量自動(dòng)化生產(chǎn)，借助自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙主軸車床合理自動(dòng)上下料。

4.2 車床床身穩(wěn)定性發(fā)展

雙主軸車床的床身是生產(chǎn)構(gòu)件的重要部件，承擔(dān)著整個(gè)車床總質(zhì)量的30%，對(duì)雙主軸車床生產(chǎn)和工作穩(wěn)定性與高效性有著極其重要的意義。同時(shí)，床身本身的強(qiáng)度及其在生產(chǎn)中的振動(dòng)頻率與雙主軸車床的加工質(zhì)量關(guān)聯(lián)性極大。因此，要想推動(dòng)雙主軸車床技術(shù)發(fā)展，需要優(yōu)化車床床身穩(wěn)定性，以提升設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量，減少在產(chǎn)品樣品制造中出現(xiàn)的材料消耗等現(xiàn)象，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，降低設(shè)備維修頻率，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期。在維持一定床身結(jié)構(gòu)組織的前提下，應(yīng)盡可能減輕床身質(zhì)量，可以在床身下部安裝加筋板，減輕因車床運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)摩擦，避免床身工作臺(tái)受到磨損。

4.3 生產(chǎn)精確度發(fā)展

和單主軸車床相比，雙主軸車床對(duì)生產(chǎn)精度控制的要求更高。為了推動(dòng)車床制造的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展，拓寬雙主軸車床應(yīng)用領(lǐng)域，必須進(jìn)一步提高雙主軸車床的應(yīng)用精度。我國(guó)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的精度制定了明確的標(biāo)準(zhǔn)，要求車床精度必須達(dá)到《數(shù)控立式卡盤車床精度檢驗(yàn)》（GB/T 9895.1—1999）的標(biāo)準(zhǔn)。但是，在設(shè)置雙主軸車床時(shí)，兩個(gè)主軸為同一個(gè)底座，很難按照標(biāo)準(zhǔn)要求將兩個(gè)主軸控制在統(tǒng)一直線上，導(dǎo)致零部件精度不能符合預(yù)期要求，不利于提高加工效率。近年來(lái)，社會(huì)生產(chǎn)對(duì)雙主軸車床零件的生產(chǎn)精度要求越來(lái)越高，雙主軸車床要想拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，必須采取有效措施提升雙主軸車床生產(chǎn)精度。例如，結(jié)合雙主軸車床的實(shí)際運(yùn)行情況以及主要生產(chǎn)需求改造主軸底座，通過(guò)一定的系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)則使兩個(gè)主軸始終處于正確位置，進(jìn)而提升生產(chǎn)精度。

4.4 生產(chǎn)控制智能化

近年來(lái)，人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)等的飛速發(fā)展為雙主軸車床生產(chǎn)的柔性化、自動(dòng)化提供技術(shù)支撐。雙主軸車床要想提高應(yīng)用效率，必須從4 個(gè)方面提高智能化水平。首先，利用智能化技術(shù)設(shè)備檢測(cè)雙主軸車床生產(chǎn)加工中切削環(huán)節(jié)、主軸及電機(jī)設(shè)備的各方面信息，智能識(shí)別加工條件，結(jié)合人工智能算法識(shí)別生產(chǎn)中各個(gè)零部件的具體情況，提升生產(chǎn)加工操作對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)性。例如，以道具的受力磨損、車床生產(chǎn)加工穩(wěn)定性等狀態(tài)作為智能化調(diào)整各個(gè)生產(chǎn)加工參數(shù)的重要依據(jù)，保證設(shè)備始終處于最佳狀態(tài)，維持良好的生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定性。其次，應(yīng)用智能模型獲取雙主軸車床的生產(chǎn)加工參數(shù)，通過(guò)雙主軸車床效率，優(yōu)化車床生產(chǎn)工藝，縮短車床加工時(shí)間。再次，對(duì)生產(chǎn)故障進(jìn)行智能化診斷與修復(fù)，結(jié)合智能化手段快速定位生產(chǎn)故障。最后，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行智能記錄與回放，復(fù)盤車床應(yīng)用中出現(xiàn)的事故與錯(cuò)誤，明確錯(cuò)誤產(chǎn)生原因并找出解決方法，提高故障解決效率的同時(shí)方便技術(shù)人員研究學(xué)習(xí)解決策略。

4.5 高柔性化發(fā)展

高柔性化主要指雙主軸車床在生產(chǎn)中對(duì)生產(chǎn)加工產(chǎn)品的適應(yīng)性，能夠結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行參數(shù)及生產(chǎn)模式的調(diào)整[5]。將車床和數(shù)控技術(shù)相結(jié)合，提高車床柔性化已經(jīng)成為雙主軸車床的重要發(fā)展方向。雙主軸車床的柔性化生產(chǎn)發(fā)展方向主要包括兩個(gè)方面，一方面是建立生產(chǎn)模具，提高車床各方面的生產(chǎn)功能，有效滿足用戶對(duì)多種生產(chǎn)內(nèi)容的需要；另一方面是在車床數(shù)控系統(tǒng)中引入群控系統(tǒng)，調(diào)整優(yōu)化生產(chǎn)狀況、生產(chǎn)物料和生產(chǎn)信息等，保證車床加工能夠有效滿足各類生產(chǎn)要求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工的柔性化管理目標(biāo)。此外，當(dāng)前的雙主軸車床生產(chǎn)中一定程度上存在生產(chǎn)效率低下、車床類型多、閑置度高、人工消耗量大等問(wèn)題。為了提升雙主軸車床的柔性化，結(jié)合雙主軸車床加工生產(chǎn)特點(diǎn)，部分技術(shù)專家提出柔性快換工裝的方式，以維持車床生產(chǎn)加工精度，降低車床生產(chǎn)磨損率，有效提高生產(chǎn)效率。

4.6 技術(shù)不斷優(yōu)化

與國(guó)外雙主軸車床生產(chǎn)發(fā)展相比，當(dāng)前我國(guó)的雙主軸車床在生產(chǎn)效率、加工速度與加工質(zhì)量等方面依舊存在一定的不足。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械加工制造業(yè)需求的不斷增大，對(duì)雙主軸車床生產(chǎn)技術(shù)及生產(chǎn)水平的要求也越來(lái)越高。在此背景下，雙主軸車床生產(chǎn)技術(shù)要想得到持續(xù)優(yōu)化，必須加強(qiáng)與國(guó)外雙主軸車床生產(chǎn)技術(shù)與理論的溝通，彌補(bǔ)自身在生產(chǎn)制造與管理等方面的不足。目前，我國(guó)的車床研發(fā)部門已經(jīng)認(rèn)識(shí)到雙主軸車床的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與未來(lái)發(fā)展?jié)摿?，積極采用先進(jìn)的生產(chǎn)研發(fā)技術(shù)，并不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，為雙主軸車床生產(chǎn)技術(shù)與管理模式朝著高水平、高精度方向發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

4.7 綠色環(huán)保性

近年來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)帶來(lái)一定程度的能源危機(jī)，能源問(wèn)題已經(jīng)成為制約生產(chǎn)發(fā)展的重大難題。人們對(duì)綠色環(huán)保的重視度越來(lái)越高，研究雙主軸車床制造、應(yīng)用、維護(hù)及處理全過(guò)程的綠色環(huán)保性，是未來(lái)雙主軸車床廣泛發(fā)展與應(yīng)用的重要趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)雙主軸車床的環(huán)保性能主要從切削工藝、機(jī)械制造工藝等方面開展，這要求我國(guó)的車床研究中心必須不斷研究節(jié)能環(huán)保型車床，推動(dòng)未來(lái)雙主軸車床生產(chǎn)工藝的綠色化，不斷提高雙主軸車床的市場(chǎng)占有率。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)的雙主軸車床技術(shù)已經(jīng)取得了一定進(jìn)步，在制造業(yè)及各類生產(chǎn)與加工企業(yè)中具有一定的應(yīng)用規(guī)模。在具體生產(chǎn)中，為了提升國(guó)產(chǎn)雙主軸車床質(zhì)量，擴(kuò)大市場(chǎng)份額，需要不斷對(duì)其進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，同時(shí)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)管理水平。在新的社會(huì)發(fā)展背景下，各類生產(chǎn)和生活對(duì)零部件和配件工具的精度有了更高要求。雙主軸車床不僅要保持原有的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，還要結(jié)合大數(shù)據(jù)、信息技術(shù)等不斷提高設(shè)備的自動(dòng)化、智能化水平，優(yōu)化車床床身的穩(wěn)定性，提升車床生產(chǎn)精度，實(shí)現(xiàn)雙主軸車床的高柔性化發(fā)展，進(jìn)一步提高我國(guó)制造加工業(yè)的生產(chǎn)水平，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展。