車床標(biāo)準(zhǔn)體系的研究和建立

王興海

（沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司，遼寧沈陽(yáng)110142）

隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)機(jī)床的需要越來(lái)越多，要求也越來(lái)越高。對(duì)于車床來(lái)說(shuō)，由于其數(shù)量占金屬切削機(jī)床比例很大，而且隨著科技的進(jìn)步，對(duì)數(shù)控車床的需求快速上升，特別是軍工、航空、航天、醫(yī)療、汽車、船舶、石油、機(jī)械等行業(yè)，對(duì)中、高檔數(shù)控機(jī)床的需求日益增多，加工零件的復(fù)雜程度越來(lái)越高，尤其是一些復(fù)雜型面和高精度要求的零件，通常需要一次性完成車、鏜、銑、鉆、鉸、攻絲等全部功能。目前，我國(guó)中、高檔數(shù)控車床和車削中心占數(shù)控車床總量還很低，用戶需求需大量進(jìn)口，因此中、高檔數(shù)控車床和車削中心應(yīng)成為數(shù)控車床開(kāi)發(fā)的重中之重。開(kāi)展車床標(biāo)準(zhǔn)體系工作，特別對(duì)其中的數(shù)控車床標(biāo)準(zhǔn)的研究，對(duì)車床行業(yè)的快速發(fā)展和滿足未來(lái)市場(chǎng)的需求更具有重要意義。

1 國(guó)、內(nèi)外車床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1.1 普通車床現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

這里說(shuō)的普通車床是指非數(shù)控車床，主要包括:臥式車床（萬(wàn)能型普通車床）、卡盤多刀車床、仿形車床、轉(zhuǎn)塔車床和單軸轉(zhuǎn)塔自動(dòng)車床、多用車床及其他車床（如:臥式多軸自動(dòng)車床、活塞車床、凸輪軸車床、鏟齒車床、管螺紋車床等）。

盡管車床的種類較多，但對(duì)于普通車床（雖然這些產(chǎn)品也廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域），不論是國(guó)內(nèi)，還是國(guó)外，近十幾年技術(shù)水平和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)并沒(méi)有發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化。主要原因是，這些產(chǎn)品面向的主要是低端用戶，用來(lái)批量生產(chǎn)對(duì)精度要求不高的各種零件。這些產(chǎn)品近年來(lái)主要針對(duì)安全性能對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和外觀進(jìn)行了局部改進(jìn)。隨著數(shù)控車床的快速普及和發(fā)展，這些產(chǎn)品中的部分種類的車床也在向數(shù)控產(chǎn)品過(guò)渡，未來(lái)有的產(chǎn)品可能被通用型數(shù)控車床替代或在原有普通機(jī)床基礎(chǔ)上增加數(shù)控裝置而轉(zhuǎn)換為數(shù)控車床。

1.2 數(shù)控車床現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

中國(guó)是機(jī)床生產(chǎn)大國(guó)，但還不是機(jī)床制造強(qiáng)國(guó)。中、高檔數(shù)控車床正處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段，發(fā)展迅速，不少國(guó)內(nèi)急需的中、高檔數(shù)控車床（如車削中心等）取得了突破，進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)用階段。中、高檔數(shù)控車床雖然技術(shù)和國(guó)外水平接近，但核心技術(shù)仍然沒(méi)有完全掌握，加上所需的關(guān)鍵功能部件和配套件等方面還主要依賴于進(jìn)口，很大范圍內(nèi)制約了中、高檔數(shù)控車床的普及與發(fā)展。

高檔數(shù)控車床關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和國(guó)防安全，發(fā)展高檔數(shù)控車床已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。國(guó)際上高檔數(shù)控車床將以復(fù)合加工機(jī)床為代表世界機(jī)床的發(fā)展方向，它將結(jié)合數(shù)控技術(shù)、軟件技術(shù)、信息技術(shù)、可靠性技術(shù)的發(fā)展。

高檔數(shù)控機(jī)床在國(guó)內(nèi)只有少數(shù)廠家生產(chǎn)，而且與國(guó)外產(chǎn)品相比，在高速、高效和精密化上還存在比較大的差距。開(kāi)發(fā)、研制高檔數(shù)控機(jī)床是國(guó)內(nèi)機(jī)床廠家的必然選擇。對(duì)數(shù)控車床來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床約占60% ～70%，全功能數(shù)控車床和車削中心生產(chǎn)量較少。國(guó)外數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)速和主軸功率一般都高于國(guó)產(chǎn)數(shù)控車床。開(kāi)發(fā)、研制高速、大功率、功能多的數(shù)控車床和車削中心以及以車代磨的精密車床和車削中心將具有廣闊的市場(chǎng)前景，因?yàn)榇祟惍a(chǎn)品在國(guó)內(nèi)基本處于空白。

表1 國(guó)內(nèi)外主要普通車床檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來(lái)一直受到世界各國(guó)的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外數(shù)控車床呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì):高速、高精密化;高可靠性;數(shù)控車床設(shè)計(jì)CAD化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化;功能復(fù)合化。

2 國(guó)、內(nèi)外車床標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

2.1 國(guó)內(nèi)車床標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

截止到目前，已頒布的車床現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)36項(xiàng)，其中國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)9項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)27項(xiàng)。其中采用國(guó)際或國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)，分別為:

（1）GB/T4020－1997臥式車床 精度檢驗(yàn)（eqvISO 1708:1989）［1］;

（2）GB/T 16462.1－2007 數(shù)控車床和車削中心檢驗(yàn)條件第1部分:臥式機(jī)床幾何精度檢驗(yàn)（ISO13041－1:2004，MOD）［2］;

（3）GB/T 16462.4－2007數(shù)控車床和車削中心檢驗(yàn)條件第4部分:線性和回轉(zhuǎn)軸線的定位精度及重復(fù)定位精度檢驗(yàn)（ISO13041 －4:2004，MOD）［3］;

（4）GB/T 16462.7－2009數(shù)控車床和車削中心檢驗(yàn)條件第7部分:在坐標(biāo)平面內(nèi)輪廓特性的評(píng)定（ISO13041－7:2004，IDT）［4］;

（5）GB/T 16462.8－2009數(shù)控車床和車削中心檢驗(yàn)條件第8部分:熱變形的評(píng)定（ISO 13041 －8:2004，MOD）［5］;

（6）GB 22997－2008機(jī)床安全 小規(guī)格數(shù)控車床與車削中心（EN12415:2000，MOD）［6］;

（7）GB 22998－2008機(jī)床安全 大規(guī)格數(shù)控車床與車削中心（EN12478:2000，MOD）［7］。

2.2 國(guó)際和國(guó)外車床標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

國(guó)際和國(guó)外普通車床的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)種類較少，而且多數(shù)都是20世紀(jì)80、90年代的標(biāo)準(zhǔn)，甚至更早的標(biāo)準(zhǔn)，如ISO1708:1989《臥式車床 精度檢驗(yàn)》、ISO6155:1998《機(jī)床－臥式轉(zhuǎn)塔車床和單軸自動(dòng)車床 精度檢驗(yàn)》、JIS B6217－1998（等同ISO6155:1998）、DIN 8606等。由于普通車床是一個(gè)非常成熟的產(chǎn)品，而且又不是發(fā)展的對(duì)象，所以國(guó)際、國(guó)外即使先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家也沒(méi)有更新檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。常見(jiàn)國(guó)內(nèi)外主要國(guó)家普通車床檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照見(jiàn)表1。

國(guó)際和國(guó)外數(shù)控車床標(biāo)準(zhǔn)趨同化發(fā)展。在ISO 13041數(shù)控車床系列標(biāo)準(zhǔn)頒布前，只有部分國(guó)家制定了數(shù)控車床標(biāo)準(zhǔn)，如英國(guó) BS 4656－28:1998、日本 JIS B6331－1974等，中國(guó)的GB/T 16462－1996（等效BS 4656－28:1998）。雖然數(shù)控車床已經(jīng)發(fā)展了幾十年，但多年來(lái)國(guó)際上卻沒(méi)有統(tǒng)一的數(shù)控車床檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，直到2004年，國(guó)際上才先后頒布了ISO 13041－1、ISO 13041 －4、ISO 13041－7和ISO 13041－8數(shù)控車床和車削中心系列標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)在 2005、2008、2009年又先后頒布了 ISO13041－5、ISO13041－6、ISO13041－2、ISO13041－3標(biāo)準(zhǔn)。目前日本、英國(guó)、法國(guó)和西班牙等國(guó)家也都等同或修改采用了上述已頒布的ISO系列標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止，除了上述國(guó)家等同或修改采用了ISO13041系列標(biāo)準(zhǔn)外，還沒(méi)有其他國(guó)外先進(jìn)國(guó)家制定出本國(guó)或本地區(qū)的相應(yīng)車削中心檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（包括美國(guó)、德國(guó)等），但隨著國(guó)際數(shù)控車床系列標(biāo)準(zhǔn)的頒布，國(guó)外主要國(guó)家都會(huì)等同或修改采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的。另外歐盟已頒布了數(shù)控車床和車削中心的安全標(biāo)準(zhǔn)，如EN12415－2000《機(jī)床安全 小規(guī)格數(shù)控車床與車削中心》、EN12478－2000《機(jī)床安全大規(guī)格數(shù)控車床與車削中心》。

3 車床標(biāo)準(zhǔn)體系的研究和建立

通過(guò)車床產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的分析，了解車床行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的配套性、可行性。通過(guò)積極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)并根據(jù)國(guó)情制定出一套完整的車床標(biāo)準(zhǔn)體系，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究制定相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)和指導(dǎo)車床行業(yè)未來(lái)的發(fā)展和需求，從而提高產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)水平，提高市場(chǎng)的占有率。

（1）對(duì)于普通車床，由于其產(chǎn)品變化不大，不是發(fā)展方向，現(xiàn)有各類標(biāo)準(zhǔn)基本能滿足未來(lái)一段時(shí)間的需要。根據(jù)普通車床的用途，將其分為:臥式車床標(biāo)準(zhǔn)、卡盤多刀車床標(biāo)準(zhǔn)、高精度臥式車床標(biāo)準(zhǔn)、仿形車床標(biāo)準(zhǔn)、轉(zhuǎn)塔車床標(biāo)準(zhǔn)、多用車床標(biāo)準(zhǔn)及其他普通車床標(biāo)準(zhǔn)。

（2）對(duì)于通用型數(shù)控車床，由于產(chǎn)品飛速發(fā)展，其檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)該不斷地更新和完善，并應(yīng)考慮未來(lái)的需要，特別應(yīng)重點(diǎn)研究數(shù)控車床標(biāo)準(zhǔn)，如:經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床標(biāo)準(zhǔn)、全功能數(shù)控車床和車削中心標(biāo)準(zhǔn)、精密級(jí)數(shù)控車床和車削中心標(biāo)準(zhǔn)、高速數(shù)控車床標(biāo)準(zhǔn)等。

①經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床目前執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 25659.1－2010簡(jiǎn)式數(shù)控臥式車床 精度檢驗(yàn) 和GB/T 25659.2－2010簡(jiǎn)式數(shù)控臥式車床 技術(shù)條件兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。由于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床是在普通車床上發(fā)展起來(lái)的，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能指標(biāo)不高，因此稱為經(jīng)濟(jì)型。這類機(jī)床雖然目前市場(chǎng)較大，但不是重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象，僅僅是數(shù)控車床從低檔向中、高檔過(guò)渡的一類機(jī)床，國(guó)外很少生產(chǎn)此類機(jī)床，因此這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)足以滿足未來(lái)的需要。

②全功能數(shù)控車床標(biāo)準(zhǔn)不夠完善。該類機(jī)床屬于中、高檔數(shù)控機(jī)床，是國(guó)家“十二五”重點(diǎn)扶持項(xiàng)目，也是我們重點(diǎn)研究的對(duì)象，目前我國(guó)數(shù)控車床和車削中心檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是修改采用ISO 13041而

形成的一個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)，共分為8個(gè)部分，現(xiàn)已完成第1部分、第4部分、第7部分和第8部分，還有4個(gè)部分正在研制，待這4個(gè)部分轉(zhuǎn)化完成后，數(shù)控車床和車削中心的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也基本齊全，對(duì)于普通精度等級(jí)的數(shù)控車床和車削中心來(lái)說(shuō)，其標(biāo)準(zhǔn)水平也就達(dá)到了國(guó)際同類標(biāo)準(zhǔn)的水平。

表2 車床標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)表

③精密數(shù)控車床標(biāo)準(zhǔn)研究值得期待?，F(xiàn)在國(guó)、內(nèi)外都出現(xiàn)了精密級(jí)（或高精度）數(shù)控車床，雖然這類機(jī)床還非常少，但此類機(jī)床的研制越來(lái)越受到一些企業(yè)的關(guān)注，同時(shí)此類機(jī)床也是未來(lái)最具有核心競(jìng)爭(zhēng)能力的產(chǎn)品，因此研究制定此類機(jī)床的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)非常緊迫，所以本次車床標(biāo)準(zhǔn)體系中將其列入擬制定標(biāo)準(zhǔn)。

④高速數(shù)控車床標(biāo)準(zhǔn)同樣急需研制。我國(guó)高速數(shù)控機(jī)床主要依賴進(jìn)口，高速數(shù)控車床的研發(fā)和生產(chǎn)基本上是空白。為了提升我國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床的制造水平，打破國(guó)外在高速數(shù)控車床領(lǐng)域的壟斷地位，進(jìn)而增強(qiáng)我國(guó)基礎(chǔ)制造裝備的開(kāi)發(fā)、制造、試驗(yàn)等方面的自主創(chuàng)新能力，盡快制定一個(gè)技術(shù)水平高、權(quán)威性強(qiáng)、具有一定核心競(jìng)爭(zhēng)力的高速數(shù)控臥式車床行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)勢(shì)在必行，因此本次車床標(biāo)準(zhǔn)體系中將其列入擬制定標(biāo)準(zhǔn)。

（3）其他專用數(shù)控車床（如數(shù)控油缸車床、數(shù)控活塞異形外圓車床、數(shù)控管螺紋車床等）標(biāo)準(zhǔn)，這類機(jī)床因其應(yīng)用于特定幾種行業(yè)，具有高效率生產(chǎn)特點(diǎn)，且需求量逐年上升，更需要有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此本次車床標(biāo)準(zhǔn)體系中將其列入擬制定標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)以上分析，擬定了車床標(biāo)準(zhǔn)體系框圖（見(jiàn)圖1）和標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)表（見(jiàn)表2）。

4 結(jié)語(yǔ)

車床標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，不僅能為我國(guó)車床行業(yè)提供市場(chǎng)急需的標(biāo)準(zhǔn)需求，而且隨著各類標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善和補(bǔ)充，還能為我國(guó)車床，特別是數(shù)控車床的科研、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)提供必要的技術(shù)支撐，從而使我國(guó)的機(jī)床更具有競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)提高國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率有現(xiàn)實(shí)意義。

［1］全國(guó)金屬切削機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T4020－1997，臥式車床 精度檢驗(yàn)［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

［2］全國(guó)金屬切削機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 16462.1 －2007，數(shù)控車床和車削中心檢驗(yàn)條件第1部分:臥式機(jī)床幾何精度檢驗(yàn)［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

［3］全國(guó)金屬切削機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 16462.4 －2007，數(shù)控車床和車削中心檢驗(yàn)條件第4部分:線性和回轉(zhuǎn)軸線的定位精度及重復(fù)定位精度檢驗(yàn)［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

［4］全國(guó)金屬切削機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 16462.7－2009，數(shù)控車床和車削中心檢驗(yàn)條件第7部分:在坐標(biāo)平面內(nèi)輪廓特性的評(píng)定［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［5］全國(guó)金屬切削機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 16462.8－2009數(shù)控車床和車削中心檢驗(yàn)條件第8部分:熱變形的評(píng)定［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［6］全國(guó)金屬切削機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB 22997－2008機(jī)床安全 小規(guī)格數(shù)控車床與車削中心［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［7］全國(guó)金屬切削機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB 22998－2008機(jī)床安全 大規(guī)格數(shù)控車床與車削中心［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［8］日本工業(yè)規(guī)格.JIS B6202，普通旋盤－精度檢［S］.http:www.docin.com/p －34299353.html，1998.

［9］日本工業(yè)規(guī)格.JIS B6127，臥式轉(zhuǎn)塔車床和單軸自動(dòng)車床［S］.http:www.docin.com/p －34299460.html，1998.

［10］中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院標(biāo)準(zhǔn)館編.德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)目錄［Z］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［11］The International Organization for Standardization.ISO 6155:1998 ，Machine tools －test conditions for horizontal spindle turret and single spindle automatic lathes－Testing of the accuracy［S］.published in Switzerland，ISO copyright office，1998.