组合钻孔机床研究综述

机床是制造机器的机器，也称为工作母机或工作机，习惯上简称机床。机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。而早在十五世纪机床的雏形就已出现，在十八世纪的工业革命中得到了不断的改进。因工程要求的提高，世界第一台组合机床于1908年在美国问世。组合机床是由大量的通用部件和少量的专用部件组成且工序集中的高效专用机床，由万能机床和专用机床发展而来^[1]。

1. 组合机床国内研究现状

我国对组合机床的研究和应用已经有将近于30年的时间了，在科研和生产应用也已有了一定的基础。组合机床因为其高效、高质、经济实用的特点，被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，其加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等^[2]。近些年来，随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域，使机床的发展进入了一个新的时代。由北京万方软件股份有限公司创新助手平台于2013年提供的围绕“组合机床”发布的论文数据（图1）可以看出近年来“组合机床与自动化加工技术”是国内关注的一个热点话题。

图 1 围绕“组合机床”发布论文数据示意图

目前国内机床行业还处在低端混战的阶段。高端市场主要由欧洲、日本及中国台湾的制造商垄断。我国汽车、航空和航天、发电、船舶、军工等行业急需的高技术数控机床75%甚至更多都依赖进口，这种局面成为我国机床工业隐痛。如何让我国的组合机床行业创新提高，应该作为各企业和科研单位不断研究与探索的问题^[3]。

1. 组合机床国外研究现状

在国外，组合机床的发展更为迅速，自80年代以来，组合机床在满足精度、质量、性能和效率等各方面要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。国外组合机床技术的发展趋势是：广泛应用数控技术、发展柔性技术、发展综合自动化技术和进一步提高工序集中程度^[4]。

Peter Olofsgard等人^[5]开发了分布式虚拟组合机床制造系统，该系统支持全生命周期，包括设计、仿真、编程、分析、机器操作及重构，并可以在开放的系统库中进行分布式管理及重构，并可以在开放的系统库中进行分布式管理及信息的存储。Won Soo Yun等人^[6]研究了虚拟机床开发，详细分析了虚拟机床开发的基础，该系统能够预测切削过程的结果，虚拟机床系统在数控机床实际切削之前通过“伪真实加工”来根据产品的生产率和属性提供正确的切削条件、补偿或加工过程的控制。Tien-I Liu等人^[7]开发了用于产品制造的基于知识的高速加工系统，该系统提供了关于高速加工各方面的具体知识。如在高速切削过程中的加工参数、刀具材料、稳定性分析等，能够进行工件材料、切削速度及切削刀具材料不同组合加工效果的评估，系统还提供产品在高速加工制造下的稳定性分析和图形的高速加工概念的可视化显示^[8]。

1. 总结

不论是在国外还是国内，组合机床都已发展成为一个新兴的工业部门。在技术上，因为传统普通机床精度差、效率低等弊端，而无法满足社会生产力向高精度高效率发展的要求。而组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。组合机床就能很好满足社会生产力的高精度高效率要求。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品,是根据用户特殊要求而设计的,它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后,国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大,并使产品生产成本提高。因此,市场要求企业不断开发新技术、新工艺,研制新产品,由过去的“刚性”机床结构,向“柔性”化方向发展,满足用户需求,真正成为刚柔兼备的自动化装备^[2]。同时研究人员也要从国外的一些设计创新事例中学习，在科研设计工作中不要拘泥于老框框，要以创新为指导思想，要能独出心裁的开辟新的道路，同时也不要完全放弃原有的基础^[9]。

参考文献