一種多功能小型機床的調查研究

趙林 王志坤

【摘要】針對機床現狀進行多功能機床的功能、性能和可靠性方面的改進使其具有更強的市場競爭力，加速一體化機床的技術發展。這種小型機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。本機床完全能夠完成鉆、銑、車、磨等多道工序，同時配有手動和自動換刀裝置，操作過程多樣;避免了購買多臺機床所需要的成本;同時省去了拆裝時間;提高生產效率。

【關鍵詞】一體化機床;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

進入21世紀，我國經濟與國際全面接軌，進入了一個蓬勃發展的新時期。機床制造業既面臨著機械制造業需求水平提升而引發的制造裝備發展的良機，也遭遇到金融危機帶來的激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進多功能小型機床的發展是解決機床制造業持續發展的一個關鍵。多功能小型機床以其卓越的柔性自動化的性能、優異而穩定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，成為先進制造技術中的一項核心技術。研究多功能小型機床，為現代制造業的發展提供了良好的條件，促使制造業向著高效、優質以及人性化的方向發展以及中小企業設備的合理優化，提高機床加工效率和使用年限有重要意義。隨著制造業對社會經濟的大量需求以及計算機技術和現代設計技術的飛速進步，多功能小型機床不斷發展以更適應生產加工的需要[1]。

1.國內外研究現狀和發展趨勢

（1）日本機床的設計注重技術的革新，重點強調機床設計技術的信息化、智能化、智能源、微小化、高精度、高速化等，同時合理運用三維電腦設計。加強信息科技技術及網絡應用、環境保護、人才培養和收益能力等。

（2）美國機床的生產主要應用于大型汽車公司和航天航空公司等。機床產業的制度管理，故障排除和售后服務日漸普及。美國機床業主要將掃描設備附加與加工設備上，可在短時間內加以分析，利用電腦軟件進行曲面加工可滿足廠家的特殊要求。

（3）我國的機床產品去最初的產品生產大國逐漸走向機床強國，從設備進口大國逐變為貿易大國。我國機床的組織結構是建立一大帶小，一小保大的組織體系。我國機床的生產主要適用于電力設備、機械基礎設備、汽車等重要領域。我國企業具備了自主研發的能力，扭轉了過度進口的局面。

通過資料發現，自20世紀80年代以來，國內外機床的工作精度平均每年提升10%，我國機床產業已具有較強的市場競爭力，但在中、高檔機床方面，與國外一些先進產品相比，仍存在較大差距，我國大部分多功能一體化機床產品在技術處于跟蹤階段。

基于這一現實，應強化以下五個方面的改進：

（1）優先提倡高速化，提升機床在數控方面的優良性能。

（2）優先發展數控機床向高效性，柔性制造和高精化發展，推進納米級高精度機床計劃的統籌和實行。

（3）加強發展多功能復合加工的數控機床來提高單件和中小批量生產的加工精度和高效柔性化。

（4）相比較來說大量生產、發展快速重組制造即RRMS系統和可拆解機床即RMT會是一個有效的解決方案。

（5）發展網絡制造單元以適應數字化企業的構建[3]。

2.新型機床設計功能及特色

機床在當今的制造業中演繹著非常重要的角色，設計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參數。比如在學校做一些加工類實驗，再比如一些工廠的實驗室，通常的大型機床并不見得合適。

為了解決這些問題，我們用三維軟件模擬設計制造了多功能小型機床，這是一款集車、銑、磨、鉆于一體的多功能小型機床，主旨在于使人們可以在一臺多功能小型機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，同時還伴有手動的換刀裝置，不僅保證簡單的加工要求，節約了空間和成本，也提高了加工效率，從而滿足多樣化的加工需求。

新型多功能機床包含了多種加工工藝，新穎的自動換刀結構，精確地進給結構，獨特的車、銑、鉆等交換方式。整機效果渲染，如圖1所示。

圖1 新型多功能機床效果圖（C-4D環境）

現代的機床已經向高速化，復合化，智能化，環保型邁進。為了迎合人們和工作的需求，設計師紛紛采用現代設計手法進行機床的開發。

新材料、新工藝的應用促進了機床結構的發展和機床輕量化，給機床結構設計提供了方便。機床構件的微型化，成形技術的發展帶來了機床表面的平整化，減少了機床構件的數量，提高了機床的工作效率，進一步實現機床結構的微型化。從實驗得知：多功能小型機床使工作效率大大提高，節省了人力物力的消耗。

多功能小型機床的加工特點：

（1）自動化程度高，具有很高的生產效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過程都可由數控機床自動完成。若配合自動裝卸手段，則是無人控制工廠的基本組成環節。數控加工降低了工人的勞動時間，節省勞動力;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）機床擁有很高的適應性，當待加工物件改變時，除傳統解決方式例如換刀具和毛坯裝夾外不用復雜的調整，只需重新編寫程序輸入，大大縮短了生產周期。

（3）機械精度很高，保證高質量。物件精度在0.004～0.01mm之間，零件的精密程度對機床不產生影響。由于機器操作占了百分之八十，所以人為誤差可忽略不計，對批量零件的尺寸有了更高的要求，高精度機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算機的聯系，容易實現群控。由于機床采用數字信息控制，易于與計算機輔助設計系統連接，形成CAD/CAM一體化系統，并且可以建立各機床間的聯系，容易實現群控[2]。

3.總結

隨著全球制造技術的發展企業為了提高自身競爭力，要求配置效率更高，成本低的加工機床，然而傳統機床在以后的加工生產中會遇到困難，研究開發一種現代化機床有著重要的意義。因此一種新型的加工機床應運而生—多功能小型機床，多功能小型機床是一種高精度，高柔性，高速度，高質量的新型機床，由于高速度，高質量，高精度，高柔性的特性與普通機床大有不同這也展示了多功能小型機床的優勢。

參考文獻

[1]梁俊彥，李云翔.機電一體化技術的發展及應用[J].科技咨訊，2007（21）：23-26.

[2]成宇.數控機床的創新[J].百科知識，2006（03）：11-13.

[3]盛伯浩.數控機床發展趨勢及對策[J].世界制造技術與裝備市場，2004.

基金項目：2013年高校國家級大學生創新創業訓練計劃項目（編號：201310448021）。

作者簡介：

趙林（1992—），男，山東德州人，大學本科，現就讀于德州學院機械設計制造及其自動化專業。

王志坤（1982—），男，山東德州人，碩士研究生，講師，主要從事指導大學生科技文化創新實踐教學的研究。