组合机床综述

1、组合机床的国内研究现状

在国内，我们国家的组合机床以及其自动线，加工和生产较大批量的箱体类和轴类零件是它们的主要工作；应用于汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门、缝纫机等制造业^[1]。以往的几十年间，机械制造业由减少产品成本的竞争，发展到如今的新的产品的竞争，由于我们加入世贸组织，经济全球化的趋势，我国的机床行业也随之与世界接轨，机械行业在面临挑战的同时，同时也面临着新的发展形势：生产的产品技术更新愈来愈快，产品的批量也是愈来愈小了。近十多年来，组合机床及其自动线在高效、高生产率、柔性化以及采用并行(同步)工程制订更为合理、更为节省的方案方面取得了不小的进展。尤其是汽车工业， 为了提高汽车的性能，对零件的加工精度提出了一些新的要求， 因此对机床性能的要求也更高了^[2]。近年来随着数控技术、电子技术、计算机技术等的发展，钻、镗两用组合机床的机械结构和控制系统也发生了巨大变化^[3]。然而，我们国家的组合机床总体技术和发达国家相比，还存在着很大的差距，一些高水平的组合机床以及自动线基本上都是靠进口，这样导致投资规模和产品成本都大大提高。并且用户对产品提出了更严格的要求，人们对于产品的要求越来越个性化和多样化。为了满足和响应市场的需求，我们需要不断推出新的技术、工艺、产品。早年我国钻、镗两用组合机床设计制造从“一所一厂”起步已发展到如今—个独立的配套齐全的行业^[4]。目前，我国组合机床已经得到越来越广泛的应用，但我国组合机床及自动线的总体水平要相对落后于发达国家。

2、组合机床的国外研究现状

在国外，组合机床的发展则更为迅速，保证产品的质量、生产效率，性能等各种因素的前提下，正大步向更高层次的方向发展。机床的配置形式现在越来灵活，加工的精度也是越来越高，机械加工的效率也是越来越高了，组合机床的主要发展动态，概括如下几个方面：

1. 数控技术的广泛应用

传统组合机床的控制系统由继电器电路组成，数控技术的出现使控制系统产生了翻天覆地的变化，传统意义上的组合机床已逐渐具有一定柔性^[5]。以数控编程，数控机床和数控加工技术为基础而发展起来的数字化制造与以CAD和CAE技术为核心的数字化设计相辅相成。利用编程方便、可靠性高的可编程控制器PLC来设计主轴进给系统和工作滑台的工作循环可显著提高机床工作效率^[6]。现以各国数控技术发展为例，20世纪90年代初期，德国组合机床的数控化率已经达到了32%-39%；同一时期，美国大部分的汽车发动机制造企业已经开始采用了占25%的柔性生产(FMS)和占25%的可谓可变生产线(FTL),数控化率达到企业总比率的一半。数控技术的广泛应用，保证了组合机床的工作可靠性，提高了加工精度及其生产效率。例如德国大众汽车厂在加工铝金缸盖燃烧室侧面时，采用PCD铣刀，铣削速度高达3 075mm／min，进给速度达3 600mm／min^[7]。

（2）组合机床柔性技术的飞跃式发展

八十年代，国外的加工装备就已经具有了柔性的特点，就是对多品种、大批量的生产的加工设备，运用了可变、可换，可调的方法^[8]。组合机床数控化的普及在一定程度上促使了组合机床模块化的发展^[9]。一方面，大批量可被随时选择和更换的数控通用件被设计出来，如数控回转台、数控十字滑台等；另一方面，与组合机床专用部件相对应，研究制造出了与数控加工特点相匹配的各种专有部件，如：数控机械手、编码随行夹具、可以更换式的多工位主轴箱等^[10]。组合机床模块化的出现使得传统意义上，组合机床的通用部件和专用部件都有了一定扩展，方便了柔性化组合机床的设计，同时，机床的模块化也逐渐成为了数控化的重要基础，二者相辅相成，极大的促进了组合机床柔性技术的发展^[11]。

（3）提高工序集中程度和自动化技术的应用