數(shù)控車床的發(fā)展趨勢

劉鑫

摘 要：對主要進(jìn)口數(shù)控車床企業(yè)產(chǎn)品分析，提出數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢，對國產(chǎn)產(chǎn)品發(fā)展方向提出建議。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 發(fā)展 高速化 高精度 復(fù)合化

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0117-01

車削類機(jī)床是應(yīng)用最廣泛的機(jī)床之一，伴隨機(jī)床相關(guān)上游行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控車削機(jī)床明顯的呈現(xiàn)出高速度、高精度、復(fù)合化的特點。下面通過對馬扎克、大隈等世界著名車床生產(chǎn)廠家產(chǎn)品分析，對高速度、高精度和復(fù)合化進(jìn)行著重介紹。

1 馬扎克產(chǎn)品在國內(nèi)市場具有良好的口碑和極大的市場銷量

下面介紹馬扎克車削類產(chǎn)品線型譜規(guī)劃。

馬扎克1000 mm以下加工直徑臥式車床主要分布有QTN（S）系列和ST（N）系列兩個大系列，此外還有緊湊型，多主軸多刀塔等一些低端或高端配置。

（1）QTN系列加工直徑范圍280～580，屬于高效、高精的新一代標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型，可以選配動力刀塔、副主軸、Y軸等結(jié)構(gòu)。QTS只有動力刀塔選配，屬于機(jī)械參數(shù)與QTS相同，但控制系統(tǒng)配置略低。QTN系列的主要特點有以下幾點。

①平床身斜床鞍結(jié)構(gòu)，工藝性好。

②采用電主軸單元和動力刀塔，具備C軸，具有高效率的車削和銑削能力。

③各軸均采用直線導(dǎo)軌和滾珠絲杠驅(qū)動，加工裝配簡單，進(jìn)給速度可達(dá)30 m/min。

④整體外防護(hù)，簡潔而不失厚重。

（2）ST系列加工直徑范圍620～910，屬于高剛性、高效率的強(qiáng)力重切削機(jī)床，主要針對長型、大口徑零部件加工。STN系列采用馬扎克MAZATROLmatrixNEXUS數(shù)控系統(tǒng)，有動力刀塔配置形式。ST（N）系列的主要特點有以下幾點。

①整機(jī)采用45°斜床身、15°床鞍的滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，剛性好，適合中大型零件的重切削加工。

②主軸配置形式多，可以配置最大530的主軸通孔。

③主軸輸出扭矩大，最高達(dá)到6000 nm左右。

④除上述產(chǎn)品外馬扎克還擴(kuò)展了如下低端和高端產(chǎn)品型號。

大隈車削機(jī)床市場仍可度高，其機(jī)床以剛性好著稱。LBⅡ系列硬軌車床采用斜床身機(jī)構(gòu)形式，主軸轉(zhuǎn)速高，加工過表面質(zhì)量達(dá)到0.8um，主軸有標(biāo)準(zhǔn)和高剛性兩種配置形式，廣泛使用于軸類盤類零件的加工。

2 高速化

隨著內(nèi)置電機(jī)和直線電機(jī)技術(shù)、高速精密滾珠絲杠等的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)床高速化主要體現(xiàn)在主軸轉(zhuǎn)速越來越高，移動速度越來越快兩方面。上述廠家產(chǎn)品除了在低端配置和大型車床中使用交流伺服電機(jī)外，主流車床基本都采用電主軸結(jié)構(gòu)形式。內(nèi)置電機(jī)主軸沒有中間傳動結(jié)構(gòu)，使得主軸轉(zhuǎn)速比傳統(tǒng)主軸轉(zhuǎn)速高25%左右，同時輸出恒功率轉(zhuǎn)速比一般都達(dá)到4、甚至可達(dá)8，從而使一種主軸適用的工具直徑范圍更大，減少了機(jī)床的規(guī)格，使得傳統(tǒng)的機(jī)床規(guī)格劃分顯得過細(xì)。另一方面機(jī)床的移動速度在采用滾動導(dǎo)軌時30 m/min成為了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配置，采用滑動導(dǎo)軌的移動速度也都在20～25 m/min，森精機(jī)部分產(chǎn)品達(dá)到30 m/min，而DMG公司采用直線電機(jī)后速度更達(dá)到60 m/min。

3 高精度

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)核心頻率的提高使得納米級以上控制成為主流，加工表面質(zhì)量得到極大提高。上述廠家主流產(chǎn)品進(jìn)給軸的定位精度、重復(fù)定位精度均穩(wěn)定的保持在u級，工件真圓度達(dá)到u級以下，機(jī)床主軸動態(tài)性能非常出色?？刂茩C(jī)床的熱變形對加工精度的影響成為了各個廠家技術(shù)核心。目前控制熱變形方式可歸納為如下：（1）機(jī)床熱變形系統(tǒng)補償技術(shù)。（2）液壓站、油冷機(jī)、變壓器等熱阻隔（流通）。（3）絲杠、導(dǎo)軌、床身、主軸箱等的主動冷卻等。（4）床身均衡變形控制等手段。

4 復(fù)合化

現(xiàn)代車床為適用高效率生產(chǎn)要求，一次裝夾完成盡量多的工序，配置動力刀塔，具備銑削能力已經(jīng)成為主流，動力刀塔加C軸結(jié)構(gòu)能夠滿足一般軸類件的銑削要求。復(fù)合化正在改變?nèi)藗儗鹘y(tǒng)繼承劃分認(rèn)識。目前高端車床比較常見的復(fù)合化結(jié)構(gòu)主要有配置雙主軸、雙刀塔、Y軸、增加B軸等。配置Y軸和B軸的車床有接近加工中心的銑削能力，同時能夠應(yīng)對復(fù)雜零件加工。馬扎克的QTN系列，大隈的SPACE TURNLB系列，森精機(jī)的NL系列，DMG的CTX系列等均實現(xiàn)同平臺產(chǎn)品配置橫向多樣化發(fā)展，中村留在車床的復(fù)合化方面結(jié)構(gòu)形式多樣，規(guī)格齊全。

此外現(xiàn)代數(shù)控車床也更加注重自動化，綠色環(huán)保，智能化等。

5 結(jié)論

為避免同質(zhì)化競爭，保證適當(dāng)利潤，產(chǎn)品應(yīng)以中端車削中心為核心主打產(chǎn)品，向下適當(dāng)兼顧數(shù)控車削機(jī)床。在基本完成產(chǎn)品型譜開發(fā)后，具備主軸等關(guān)鍵零件加工能力后，進(jìn)行機(jī)械主軸的自行開發(fā)和設(shè)計。

數(shù)控車削中心開發(fā)的技術(shù)核心是動力刀塔，動力刀塔的發(fā)展是車削中心必須突破的關(guān)鍵技術(shù)，同時動力刀塔也是車削中心的高利潤點?？梢栽谶m當(dāng)技術(shù)儲備后進(jìn)行開發(fā)。

車削電主軸的裝配技術(shù)是車削中心的另一項關(guān)鍵技術(shù)。在突破動力刀塔和電主軸兩項關(guān)鍵技術(shù)后再向多主軸多刀塔高復(fù)合化的車削機(jī)床發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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