组合机床研究综述

组合机床是具有机电一体化的设备和装备，十分经济实用。传统的组合机床主要采用的是机器、电器、液压等设备，主要工作对象是零件和大中型的一些箱体，主要作用是钻孔，打孔、铰孔加工各种螺纹。组合机床的种类繁多，分类标准不同，种类也不样。根据型号不同，分为大型机床，中型机床和小型机床。根据组合机床的外观不同，有单面机床，两面组合机床，三面组合机床、卧式组合机床等。随着技术的不断进步，功能强大，质量过硬，高自动化的组合机床被研发出来，应用于各行各业^[1]。

1. 组合机床国内研究现状

随着CAD软件的成熟应用，我国有很多学术单位和团队对组合机床CAD系统做了不同程度的探索。周益民利用自顶向下的方法以UG软件为平台对组合机床CAD系统进行了研制^[2]，伍胜男等人根据模块化设计理论以UG为平台建立了组合机床图形库^[3]，对组合机床进行变型设计，通过对组合机床设计的实践探讨，实现了组合机床的快速重构。郭志强等人开发了基于B /S的组合机床异地设计系统^[4]，实现了用户通过浏览器在组合机床设计系统的引导下可完成对组合机床设计的动力头功率计算模块、自动匹配组合机床模块、自动装配、生成三图一卡等总体设计和主轴箱等模块的详细设计。

大连机床集团公司于1996年开发的组合机床方案CAD系统通过机械部技术鉴定^[5-7]，与会专家一致认为: 该系统方案正确、技术先进、功能齐全、实用性强，在国内处于同行业的领先地位，并达到了国际20世纪90年代初期的先进水平。

国内主要组合机床厂对主机的质量普遍比较重视,但由于与主机配套的液压件、气动件、控制件的质量达不到要求,使整机的可靠性、稳定性受到了严重的影响。另外刀具的配套服务始终是个薄弱环节。许多厂存在着刀具、辅具设计制造能力差的问题,相当多的国产组合机床因刀具选用、设计落后或装夹、更换不便,而严重影响设备正常运转。其次排屑、冷却、润滑、防护、上下料自动化等机床辅助功能不齐全的矛盾比较突出^[8]。

1. 组合机床国外研究现状

据了解，美国的BURGMAST，KINGSBURY，IN-GERSOLL，LAMB、CINCINNATI，CROSS，德国的 Huller-Hille，Vogtland等主要机床厂家都已经使机床的设计普遍应用CAD技术。其中最引人注目的是INGER-SOLL公司具有50个交互式CAD工作站组成的软、硬件环境，实现了机床设计几乎100% 的CAD化。目前，组合机床已经向 CAD/CAM 集成系统发展^[9]。

组合机床的模块化设计使其研发周期大大缩短，能够对市场需求的变化做出快速反应，提高了设计的标准化程度，实现了优化设计，便于产品的维护、升级和再利用，便于工厂和产品的重组，相对延长产品的生命周期^[10]，同时也推进了组合机床柔性化的研究^[11]。

组合机床发展的另一个主要特点是高速化。机床加工速度对被加工零件的表面粗糙度具有很大影响，高速加工既可降低切削产生的温度，又能减小切削力^[12-14]。近些年来，目前国外在组合机床的高速化研究方面已硕果累累。日本某公司生产的机床，工作台的快进速度可达 80m/min-110m/min，主轴转速高达20000r/min-60000r/min^[15]。

从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎，复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。