世界数控机床的发展日新月异,中国的工作母机也应该迎头赶上。那么,如何借鉴国外的先进技术,提升我国数控机床的核心竞争力呢?在此提出一些机床设计方面的看法,供广大数控机床市场网网友参考。
1. 并联机床的诞生
美国G&L公司发明的并联机床,从此机床由传统的C型传动链结构向并联运动发展。
所谓并联机床,就是以空间并联机构为基础,以数控软件代替部分硬件、以电子装置及元器件代替部分机械装置,通过改变桁架杆的长度及移动支点位置,来迅速实现刀具与工件的相对位置变动,从而打破了传统机床以直角坐标系为基础的串联运动学原理。
譬如德国DS公司的Z3铣头,就是利用并联机床的原理,为高速高效加工航空工业的型框、翼肋等开创了先河,目前该ECOSPEED系列的加工中心市场占有率极高。
然而大家知道,并联机床的最大缺点是刚性较弱,因此如何改善刚性,扩大自由度限制范围是一个值得研究的课题。中国对串、并联相结合的新概念机床研究有一定基础,清华大学、哈量等著名企业厂校结合,也取得了很大成果。
微型化也是并联机床发展的一个发展思路,我们可以放置在大型零件内部进行加工,其结构可以正置、倒置或水平放置。
2. 倒置立车的发明
德国EMAG公司发明的倒置立车,特别适宜对轻型回转体零件的大批量加工,随即倒立车加工中心马上应运而生。北一机床、沈阳机床等也陆续开发出成功案例。上海理工大学和上海重型机床厂联合制造的倒、正置相结合的数控立车,已在上海三菱电梯成功应用。倒置机床变型容易,非常适合复合加工发展,除车、铣、镗以外,还可加上滚齿、磨齿、激光和焊接加工等等。我们还可将其与FMS联线,尤其是传输机构和工件的自动化搬运等方面大有机会,如采用机械手臂等。
3. 没有X轴的加工中心
通过极坐标和笛卡尔坐标的转换来实现X轴运动。主轴箱是由大功率扭矩电机驱动,绕Z轴作C轴回转,同时又迅速作Y轴上下升降,这两种运动方式的合成就完成了X轴向的运动。由于是两种运动方式的叠加,故机床的快进速度可达到120m/min,加速度是2g。
此类双运动方式叠加的机床,虽然进给速度比较快,但刚性比较差,所以德国ALFING公司在汽车行业的投标只局限在缸盖,从来不投缸体。所以我们如果对此项技术有兴趣的话,不妨在机床刚性上再下些功夫,机床结构也可以考虑龙门框架型,因为市场需求面比较大。
4. 极端制造
21世纪开始,国际机床制造商普遍重视极端制造,所谓极端制造(Exterme manufacturing),是指在极端条件下,制造极端尺度或极高功能的器件和功能系统,集中表现在微细制造、超精密制造、巨系统制造等方面。
我国在大型、超大型机床制造领域成绩显著,北京第一机床的XKA28105*300重型桥式移动铣车复合中心,上海机床厂的MKA84250/1500-H超重型精密数控轧辊磨床等,均是具有自主知识产权的巨无霸机床;在精细制造方面,上海机床厂有限公司研制成功的纳米磨床,是出于世界领先水平的创新产品。
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