淺析組合機床發展現狀及趨勢

范龍等

【摘 要】機床是制造業的主要生產設備，而目前機床設備正朝著高復合、高精度、高速度化和模塊化的復合機床發展。簡單介紹了組合機床的含義、應用及發展現狀，然后結合最新的研究成果重點介紹了組合機床的發展趨勢。

【關鍵詞】組合機床；研究現狀；發展趨勢

【Abstract】The machine tool is the main manufacturing equipment， and machine equipment is changing for the high complex， high-precision， high speed and modular composite machine currently. This paper briefly introduces the meaning of machine tool， application and development status.Then the paper focuses on the development trend of modular machine tool combined with the latest research.

【Key words】Combined machine tool； Research status； Development trend

0 引言

機床是制造業的主要生產設備，而數控機床是高精度、高效率的自動化生產設備。隨著科學技術不斷發展，數控機床的發展也越來越快，數控機床正朝著高復合、高精度、高速度化和模塊化方向發展。因此，數控組合機床就是在這樣的社會環境下，為了適應當下的機械加工工藝對機床在高速、高精等方面的要求應運而生的。

經有關組織統計，自2010年起，屮國已經成為世界最大的機床生產國和購買國，在巨大的國內市場的拉動下，我國的機床產業進入了高速發展時期，新技術新產品大量被投入使用，一些具有國際水平的新產品也陸續推出，隨著機床工業的飛速發展，特別是復合加工技術的日益廣泛應用，機床的高效率、高精度以及近乎荀刻的成本控制日漸深入人心。據相關統計，由于單一加工內容，造成的數控加工裝備和自動生產線機床成本浪費高達30%，因而影響其效能的充分發揮。由于以上各種原因，使得區別于傳統單一加工內容的組合機床就顯現出了明顯的優勢。

1 組合機床含義及應用

組合機床是以通用部件為基礎，配以按工件特定外形和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。它一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。它適宜于在大批量生產中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進行加工。這種機床既具有專用機床的結構簡單、生產效率高和自動化程度高的特點，又具有一定的重新調整能力，以適應工件變化的需要。

組合機床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現某些回轉體類零件（如飛輪、汽車后橋半軸等）的外圓和端面加工。

2 國內外組合機床現狀

組合機床出現在世界上只有50多年的歷史。我國組合機床事業是從無到有，逐漸發展起來的。從1956年開始自行設計、制造了組合機床并得到很大發展。如北京、上海、遼寧、山東、江蘇等發展很快，西北、西南地區也又新的發展。國家又重點安排了一批工廠，如大連機床廠、常州機床廠、大河機床廠、長沙機床廠、上海第十機床廠等20多個工廠生產組合機床通用部件，為全國各地機械加工部門用組合機床自己武裝自己創造了非常有利的條件。許多工廠在大搞技術改造、設備更新、質量翻新的熱潮中，制造了大量的組合機床及其自動線，成倍地提高了勞動生產率，保證了產量和質量，降低了成本。目前，我國大多數省、市、自治區都能設計并制造組合機床及其自動線，產量、質量和技術水平都在不斷提高。我國組合機床及其自動線已占有一定數量，特別是在汽車制造行業已有了大量的組合機床及其自動線，生產能力也在不斷提高。用我國自行設計與制造的組合機床及其自動線武裝起來的第二汽車制造廠，經投產后證明具有規模、效率高，具有較高的自動化程度特點物理從工藝方案和布局，還是從加工精度和質量方面看，這些組合機床及組合機床自動線都已達到國際先進水平。

近幾年來，組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器、儀表、縫紉機、自行車、閥門、礦山機械、冶金、航空、紡織機械及軍工等部門已獲得廣泛的應用，甚至一些中小批量生產部門也開始推廣使用。由于組合機床具有的一系列優點，因此在我國機械加工工業中廣泛推廣使用組合機床已成為多、快、好、省地發展我國機械加工工業的一條重要途徑，繼續發展和提高組合機床及自動線技術水平，是當前機械加工工業的一項重要任務。

3 組合機床發展趨勢

3.1 廣泛應用數控技術

國外主要的組合機床生產廠家都有自己的系列化完整的數控組合機床通用部件，在組合機床上不僅一般動力部件應用數控技術，而且夾具的轉位或轉角、換箱裝置的自動分度與定位也都應用數控技術，從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。

安陽第二機床廠吳慧萍設計生產的立式單面四工位擴鉸缸體挺柱孔組合機床，如圖1所示。該機床由四個工位自動切換組成，利用移動前導向裝置和棘爪輸送裝置配合液壓夾緊，實現兩個零件的同時加工。不僅節約了設備成本，而且提高了生產效益。

3.2 發展綜合自動化技術

現代工業的大發展對自動化制造技術提出了許多新的需求，大批量生產的高效率，要求制造系統不僅能完成一般的機械加工工序，而且能完成零件從毛坯進線到成品下線的全部工序。

一拖開創裝備科技有限公司李洋設計了發動機缸體軸承蓋專用機床。以往的加工中，許多廠家通常采用兩臺機床分別對軸承蓋螺栓孔進行鉆孔和擴孔加工，這樣不僅效率較低，品種單一，而且工件多次裝夾造成了一定的定位誤差。為了提高其加工效率和精度，該機床對鉆孔和擴孔工序進行了整合，圖2所示為其結構示意圖。機床對工件的加工分二步進行，其中一工位刀具通過浮動鉆模板進行鉆孔加工，然后浮動鉆模板隨主軸箱退回原位，工件隨夾具通過移位滑臺移位至擴孔工位，刀具通過固定鉆模板進行擴孔加工。同時，工件采用濕式加工，其所在夾具及鉆模板上均設有濕式加工所用的水路系統，在對刀具進行冷卻的同時，保證了工件定位面定位精度。

3.3 發展綜合高速切削技術

隨著科學技術的發展，高速切削技術取得了顯著的進步。高速、高效、復合是當今機械加工的發展趨勢。實現高速切削的最關鍵技術是研究開發性能優良的高速切削機床，自20世紀80年代中期以來，開發高速切削機床便成為國際機床工業技術發展的主流。

上海電氣機床成套工程有限公司潘家珍設計了四工位雙軸數控高速鉆削組合機床，如圖3所示。機床采用四等分數控轉臺交換夾具、精密內冷高速旋轉主軸和伺服驅動進給，采用四工位雙軸數控高速鉆削的方式，從三個不同方向同時對門鉸鏈進行螺紋底孔及倒角加工、銷軸孔加工和背孔螺紋底孔及倒角加工。通過對夾具的快速更換，可以加工不同型號的門鉸鏈車身件零件。左右件一次裝夾同時加工。加工節拍為12s/兩件。除人工上下料外，實現全自動加工過程。

3.4 發展柔性技術

20世紀80年代以來，國外對中大批量生產，多品種加工裝備采取了一系列的可調、可變、可換措施，使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發展了轉塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機床；同時根據加工中心的發展，開發了二坐標、三坐標模塊化的加工單元，并以此為基礎組成了柔性加工自動線（FTL）。這種結構的變化，既可以實現多品種加工要求的調整變化快速靈敏，又可以使機床配置更加靈活多樣。

浙江大學流體傳動及控制國家重點實驗室姚榮慶開發了CNG車載瓶端部機械加工柔性組合機床，如圖4所示。該機床針對傳統CNG車載瓶加工缺少數控專機造成大質量CNG車載瓶加工質量較差和生產效率低下等技術問題，將基于移置式多軸機床的旋風切削、基于圖像反饋的刀具切削路徑誤差補償、面向綠色切削的霧化冷卻技術等進行組合應用，開發了CNG車載瓶端部機械加工柔性組合機床，實現了高速平穩切削，快速可靠換刀，自適應性補償缺陷，高效環保的刀具冷卻。組合機床的應用使得CNG車載瓶加工技術的自動化程度、加工精度和生產效率都得到了明顯提高。

4 結語

機床工業是現代工業特別是現代制造業的基礎，在國民經濟中占有重要的戰略地位。當今社會企業的發展壯大，都離不開創新，組合機床行業企業一要開展科技攻關，攻克當前行業企業技術發展上的難題。當今科學技術快速發展，傳統的組合機床已經落后，企業需要立足根本，重點把關，把企業科研能力當成重中之重，使企業的創新能力到達一個新的平臺。

【參考文獻】

[1]吳慧萍，李前明.立式單面四工位擴鉸缸體挺柱孔組合機床[J].組合機床與自動化加工技術，2013（6）：119-123.

[2]李洋，發動機缸體軸承蓋專用機床設計[J].組合機床與自動化加工技術，2015（1）：15-152.

[3]潘家珍.四工位雙軸數控高速鉆削組合機床設計[J].組合機床與自動化加工技術，2014（9）：137-139.

[4]姚榮慶，等.CNG車載瓶端部機械加工柔性組合機床的開發[J].中國機械工程，2012（14）：1674-1677.

[責任編輯：鄧麗麗]