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從美國機床展了解直線導軌的趨勢


去年9月6日~13日在美國芝加哥舉辦了兩年一度的美國國際制造技術展覽會(IMTS2000),展出面積達13萬多平方米,聚焦了主要世界機床及配套件生產廠商,針對當今制造技術的軟、硬件作出了高水平的完整展示。 就制造技術的發展狀況來看,在本次展會上表現出了以下幾個明顯的趨勢。

一、高速、高效和復合加工機床發展迅速為機床用戶提供具有更高的加工效率,機床一直是機床制造廠家追求的目標。在本次展會上表現出提高機床生產效率的核心是更快的速度和更可靠的性能。簡單來說,就是有效縮短工件的加工周期??s短加工周期從兩條途徑入手。一是提高切削速度,因而機床主軸轉速普遍提高了,車床和車削中心的主軸轉速都在8000r/min以上,加工中心的主軸轉速一般都在15000~20000r/min,還有40000r/min和60000r/min的。同樣,進給速度也有大幅提高了,可達到20m/min,甚至60m/min。隨著速度的提高,機床的結構剛性和動態特性都有了相應的改進,高速主軸和刀具系統的動平衡就很重要。高速切削工藝應用普遍。特別是航空工業的零件,一般都為鋁合金件,加工時要切除大量材料,制成品的重量往往只有毛坯件的15%~20%。也就是說,有80%~85%的鋁材變成了切屑,在這里,高速切削就是有效提高加工效率的方法。另一種途徑就是減少非加工時間。因為在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升、降速上;因此,復合功能的機床是近年來發展*快的機種,其核心是在一臺機床上要完成車、銑、鉆、鏜、攻絲、鉸孔和擴孔等多種操作工序。車床技術發展的主要趨勢是多功能機床,而目前的多功能復合機床實際上是一臺具有車削功能的加工中心。此外,還可發展成自動化生產系統,如加裝自動上下料裝置、配ATC和APC、為改善控制系統而增加自動監測、報警裝置,實現一個人能夠管理多臺機床。在磨削方面,現在磨削中控制技術的重點是開發基于PC的磨削控制系統,使其具有用戶友好的特點,并更加通用,一臺磨床能進行內圓、外圓和臺階軸磨削,或給機床以不同的循環來加快生產進程,既磨得快又能確保尺寸精度和表面粗糙度,這種發展趨勢還會持續保持下去。

二、機床更加強調安全、環保要求,由于機床運行得更快了,所以操作者的安全和健康也成為要優先考慮的問題。本次展出的中、高檔機床中,凡是可能傷害人身的地方都應該加有安全警示裝置。干切削和微量潤滑劑切削方法因其可大大減少潤滑劑的揮發而得到越來越廣泛的應用,幾乎所有的機床都是封閉起來的,有些鋸床甚至看不到切屑,這樣,即使有過量的油霧或煙霧也容易收集起來。同時,機床的人機工效學明顯增強了,在加工過程中,操作者工作得更舒適。此外,無污染的清潔加工技術也受到普遍重視。例如磨料水射流切割技術就是應用較廣的廉價加工模式,符合綠色制造的要求。

三、功能部件發展迅速,已形成完整配套件產業,在IMTS2000上增加了機床配套件展區,參展的廠商數和主機廠不相上下,可能還更多。展出的各種機床配套件琳瑯滿目,應有盡有。主要展品有滾珠絲杠、精密軸承、各種轉臺、換刀裝置、各種氣動、液壓件、直線導軌及主軸部件等,特別是電主軸和直線電動機發展很快,品種很多。著名的有瑞士Fishcher公司的高精密自動平衡電主軸,轉速為30000r/min,特別適合高速加工。近年來,直線電動機已經在加工中心上獲得成功應用,Cincinnati(辛辛那提)公司的新加工中心樣機也是用直線電動機驅動的,解決了發熱和防磁等難題,這項技術是機床高速驅動的發展趨勢。機床配套件產業的發展有力地推動了機床主機的發展,不僅有助于提高機床的速度和性能,還可以大大縮短主機的生產周期,降低生產成本,這正是我國機床行業所缺乏的。大而全、小而全的企業是沒有競爭力存在的。建立起我國發達的社會配套體之時才是我國機床工業真正振興之日。

四、控制系統功能更加完善、強大,開放式結構趨勢明顯,更高速的處理器和更精確的控制設備使機床的功能和性能完善而強大。技術密集已進入超速發展階段,而集成的關鍵是開放式結構。PC技術的應用,逐漸改變了機床的工作方式,把CNC推向了控制中心而不局限于機床控制器的范圍??刂栖浖l展更快,一年甚至改進幾次。在CAM領域,今年熱門的項目不是CAM本身的發展,而是開放式結構的變革,幾乎橫掃整個制造業。主要的CNC制造商都能提供一些開放式結構的CNC系統?,F在機械制造廠里開放式結構的CNC控制器占到了10%~20%。這樣零件程序可以離線開發,然后傳送到生產車間的編程系統,在CNC控制器上運行,操作者可以觀察、檢測刀具運行情況和加工過程,還可以對加工過程進行必要的修正。美國GE FANUC公司銷售的控制器中,有30%是開放式的。實現了真正的CAM/CNC集成,并趨向于智能化控制,還可上網。一家開在美國的印度軟件公司演示了高水平的虛擬制造軟件,該軟件已用于美國汽車生產廠和波音飛機公司的生產中。虛擬制造和無紙化生產的技術基礎已基本具備,借助信息技術的不斷發展,今后此類軟件的發展和應用一定會更快。我國“十五”規劃也強調要發展高科技信息技術來武裝制造業,這無疑是非常正確、非常及時的。數字化制造時代的到來可能會比我們預料的更快。

五、機床的外觀質量水平更高,從本次IMTS2000展會上可以看出,機床制造商更注重機床造型的美觀和色調的協調柔和,其機床精品更向工藝品方向發展。 從芝加哥展覽會上看,我國機床制造業雖有長足的進步,但差距十分顯著。我們不能失去信心,但也不可掉以輕心,必須有切實的措施,特別是要加強相互的協作配套,要勇于創新,從使用方便、可靠的角度做好每一項工作?,F在有很多國外先進技術可以利用和借鑒,發展的基礎比以往要好得多了。(來源搜狐:東莞希思克)




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