未来机械制造业发展战略探讨
3.1.1机床设备
机床设备有两次质的飞跃对现代制造业的发展意义深远:一次就是数控机床的广泛应用;另一次就是高速铣床的商业化。
早期使用的单板机或单片机控制系统将逐步被基于PC的数控系统所取代,数控机床的应用意味着CAM已进入实际应用阶段。继数控机床之后,为适应现代制造业发展需求,高速铣床出现了。应该说,它是“机械”、“电子”“材料”等多学科技术发展的结晶。概括地讲,其关键技术包括高速主轴单元、大进给驱动系统、大容量数字控制系统、高速刀具系统、机床支承与辅助单元。
高速铣床的出现,给工艺设计带来新的思路:无论是按排工艺路线,还是对难切削材料、薄壁零件的认识,都与传统工艺有着质的不同,更加符合现代制造业“快” 字当头的特点。是对先进切削加工技术的有力支持。
今后,机床发展趋势:
(1)仍然是高速切削,至于硬车削、硬铣削也要建立在高速切削基础之上;
(2) IT(信息技术)与机床结合。目前,世界计算机、网络发展迅速。在2000年9月美国芝加哥制造技术展(IMTS2000)和日本国际机床发展(20JIMTOF)上,IT与机床结合的发展已开始成为展览会的重要特色之一。新世纪,IT应用将更加广泛,一是将出现许多各种精密、高效、高自动化小型机床为加工通信、电子、医疗、军工等产品小型零件服务;二是机床本身更加广泛使用IT技术,实现控制、监视、诊断、补偿、调整等功能,提高机床无人化、智能化、集成化之水平;三是利用IT网络将机床与工段、车间、工厂、外界数据库等联系起来,并进一步实现管理、经营、销售、服务等各方面之网络化。在21世纪,IT将成为机床发展的主潮流;
(3)进一步发展高精、高效、高自动化、多样化、成套化、集成化,纳米技术将有突破性进展。确保不断提高精度、可靠性、稳定性、持久性,是提高加工效率、自动化程度的基础。在20世纪80年代~90年代,加工中心的定位精度约提高了一倍,已从±0.01mm普遍提高到±5μm,有的已达±3μm~±1μm。在21世纪,在确保精度的基础上,不断提高效率(如多轴联动,多方位,尽可能保证大型零件,一次装夹完成;复合化即多工种集于一身);另外,随着对零部件小型化、精密化、轻量化的不断需求,纳米技术在迅速发展。目前,有的非球面零件加工精密车床,主轴振摆已达10nm以下。日本开发的ULG-100C(H3)型超精密非球面加工机,X,Y,Z轴移动量各为300mm,75mm,150mm,C轴分度能力0.0001°,X,Y,Z轴控制分辨率达1nm。
(4)节能环保技术运用到机床领域。
(5)更加适应CIMS、精益制造、敏捷制造等新型生产、组织、管理体系
(6)新工艺、新材料、新结构、新元件,以及各种配套基础元部件、测量、刀具、附件等将不断创新。
