: r5 A0 p2 J+ ? 按照加工精度，機(jī)床可分為普通機(jī)床、精密機(jī)床和超精機(jī)床，加工精度大約每8年提高一倍。數(shù)控機(jī)床的定位精度即將告別微米時(shí)代而進(jìn)入亞微米時(shí)代，超精密數(shù)控機(jī)床正在向納米進(jìn)軍。在未來10年，精密化與高速化、智能化和微型化匯合而成新一代機(jī)床。機(jī)床的精密化不僅是汽車、電子、醫(yī)療器械等工業(yè)的迫切需求，還直接關(guān)系到航空航天、導(dǎo)彈衛(wèi)星、新型武器等國防工業(yè)的現(xiàn)代化。; t2 F8 K% m) ~, ~- J; r
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3.從工序復(fù)合到完整加工 , P& S; J; y/ c: L0 a ; @- [* T% n, i3 q5 E+ B$ [ 70年代出現(xiàn)的加工中心開多工序集成之先河，現(xiàn)已發(fā)展到"完整加工"，即在一臺(tái)機(jī)床上完成復(fù)雜零件的全部加工工序。完整加工通過工藝過程集成，一次裝卡就把一個(gè)零件加工過程全部完成。由于減少裝卡次數(shù)，提高了加工精度，易于保證過程的高可靠性和實(shí)現(xiàn)零缺陷生產(chǎn)。此外，完整加工縮短了加工過程鏈和輔助時(shí)間，減少了機(jī)床臺(tái)數(shù)，簡化了物料流，提高了生產(chǎn)設(shè)備的柔性，生產(chǎn)總占地面積小，使投資更加有效。# U* f$ c" e9 u9 F: B& ]( L) c
( T! {+ X# n7 x 4.機(jī)床的信息化 ; U1 e& c- c# J7 ?& ~ p, I8 P' q$ H5 V: _% \
機(jī)床信息化的典型案例是Mazak 410H，該機(jī)床配備有信息塔，實(shí)現(xiàn)了工作地的自主管理。信息塔具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，下載工作指令和加工程序。工件試切時(shí)，可在屏幕上觀察加工過程。信息塔實(shí)時(shí)反映機(jī)床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度，并可以通過手機(jī)查詢。信息塔同時(shí)進(jìn)行工作地?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和刀具壽命管理，以及故障報(bào)警顯示、在線幫助排除。機(jī)床操作權(quán)限需經(jīng)指紋確認(rèn)。 - f2 V1 H5 x* K1 z! p+ B 4 L3 m5 {9 l/ |8 W% F 5.機(jī)床的智能化-測量、監(jiān)控和補(bǔ)償$ X$ @) q4 q# l, A: U M
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機(jī)床智能化包括在線測量、監(jiān)控和補(bǔ)償。數(shù)控機(jī)床的位置檢測及其閉環(huán)控制就是簡單的應(yīng)用案例。為了進(jìn)一步提高加工精度，機(jī)床的圓周運(yùn)動(dòng)精度和刀頭點(diǎn)的空間位置，可以通過球桿儀和激光測量后，輸入數(shù)控系統(tǒng)加以補(bǔ)償。未來的數(shù)控機(jī)床將會(huì)配備各種微型傳感器，以監(jiān)控切削力、振動(dòng)、熱變形等所產(chǎn)生的誤差，并自動(dòng)加以補(bǔ)償或調(diào)整機(jī)床工作狀態(tài)，以提高機(jī)床的工作精度和穩(wěn)定性 9 X$ n! X' N+ k% b% G& C$ U2 `8 C6 z* {0 K# l4 |/ d c: c
6.機(jī)床的微型化 ( V) z7 U0 M" w+ M" z. J# Z( S 3 @$ D/ e% S% J$ P& x, P6 z3 U 隨著納米技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)的迅速進(jìn)展，開發(fā)加工微型零件的機(jī)床已經(jīng)提到日程上來了。微型機(jī)床同時(shí)具有高速和精密的特點(diǎn)，最小的微型機(jī)床可以放在掌心之中，一個(gè)微型工廠可以放在手提箱中。操作者通過手柄和監(jiān)視屏幕控制整個(gè)工廠的運(yùn)作。 6 D: H. Y) |2 J p) y, K5 g i8 Z* [2 y* F x" [1 A) m: p& Q# j
7.新的并聯(lián)機(jī)構(gòu)原理 a* T+ ^, ^2 m+ y' b
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傳統(tǒng)機(jī)床是按笛卡爾坐標(biāo)將沿3個(gè)坐標(biāo)軸線的移動(dòng)X、Y、Z和繞3個(gè)坐標(biāo)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)A、B、C依次串聯(lián)疊加，形成所需的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床是采用各種類型的桿機(jī)構(gòu)在空間移轉(zhuǎn)主軸部件，形成所需的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、剛度高、動(dòng)態(tài)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。+ H+ B: a5 s- m# j" z) x' m- {' P
' r: Q1 k' M! A0 A/ R/ B2 l 8.新的工藝過程$ X, t. ]8 @; ~! G8 w
/ l! I# p2 h) q0 ]1 b4 O8 v7 i 除了金屬切削和鍛壓成形外，新的加工工藝方法和過程層出不窮，機(jī)床的概念正在變化。激光加工領(lǐng)域日益擴(kuò)大，除激光切割、激光焊接外，激光孔加工、激光三維加工、激光熱處理、激光直接金屬制造等應(yīng)用日益廣泛。電加工、超聲波加工、疊層銑削、快速成型技術(shù)、三維打印技術(shù)各顯神通。 ! d9 {! Z8 l4 u* Z; k4 {6 D+ ] e6 U" K
9.新結(jié)構(gòu)和新材料 . r6 k, `0 o& v: Y |& m* o" P0 d$ s* T$ H6 i6 z, V/ N1 T
機(jī)床高速化和精密化要求機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡化和輕量化，以減少機(jī)床部件運(yùn)動(dòng)慣量對加工精度的負(fù)面影響，大幅度提高機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。例如，借助有限元分析對機(jī)床構(gòu)件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，設(shè)計(jì)"箱中箱"結(jié)構(gòu)，以及采用空心焊接結(jié)構(gòu)或鉛合金材料已經(jīng)開始從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱谩?font class="jammer">. Q- ?: `; C J' z/ P% t4 }9 E& V
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10.新的設(shè)計(jì)方法和手段4 Q, X- F; u& }5 Q
, l+ L6 f' S6 F# _8 S5 k 我國機(jī)床設(shè)計(jì)和開發(fā)手段要盡快從"甩圖板"的二維CAD向三維CAD過渡。三維建模和仿真是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢的源泉。在此三維設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快新產(chǎn)品的開發(fā)速度，保證新產(chǎn)品的順利投產(chǎn)，并逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理。0 ^: A4 r6 u* X
9 P& D0 ^$ W( s. }" V 11.直接驅(qū)動(dòng)技術(shù) - f! Z& e( T( D$ j% }2 I/ i3 D* Z7 N- [2 u
在傳統(tǒng)機(jī)床中，電動(dòng)機(jī)和機(jī)床部件是借助耦合元件，如皮帶、齒輪和聯(lián)軸節(jié)等加以連接，實(shí)現(xiàn)部件所需的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，"機(jī)"和"電"是分家的。直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)是將電動(dòng)機(jī)與機(jī)械部件集成為一體，成為機(jī)電一體化的功能部件，如直線電動(dòng)機(jī)、電主軸、電滾珠絲桿和力矩電動(dòng)機(jī)等。直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)簡化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)床的剛度和動(dòng)態(tài)性能，運(yùn)動(dòng)速度和加工精度。/ e8 b4 ^: v+ z% B
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12.開放式數(shù)控系統(tǒng)2 m; V6 s$ G! e; P; Q
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數(shù)控系統(tǒng)的開放是大勢所趨。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)有三種形式：1)全開放系統(tǒng)，即基于微機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，以微機(jī)作為平臺(tái)，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的各種功能，通過伺服卡傳送數(shù)據(jù)，控制坐標(biāo)軸電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)。2)嵌入系統(tǒng)，即CNC+PC，CNC控制坐標(biāo)軸電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)，PC作為人機(jī)界面和網(wǎng)絡(luò)通信。3)融合系統(tǒng)，在CNC的基礎(chǔ)上增加PC主板，提供鍵盤操作，提高人機(jī)界面功能，如Siemens 840Di和Fanuc 210i。6 ~8 u$ p& b0 O. _5 R
* P/ Y5 \. L% y S 13.可重組制造系統(tǒng) " B" Q9 z' ^ w1 H1 K3 v0 d: Y7 N M6 w
隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，專用機(jī)床的可重構(gòu)性和制造系統(tǒng)的可重組性日益重要。通過數(shù)控加工單元和功能部件的模塊化，可以對制造系統(tǒng)進(jìn)行快速重組和配置，以適應(yīng)變型產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。機(jī)械、電氣和電子、液和氣、以及控制軟件的接口規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)可重組性的關(guān)鍵。 - L0 W2 j8 T! S- [" l ( R; ?/ D1 [9 z! y, ? 14.虛擬機(jī)床和虛擬制造/ ]5 M/ \+ Z& T y, A( ?0 _# S. R