组合机床文献综述

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1、回转式多工位组合机床的现状及发展趋势回转式多工位组合机床的现状及发展趋势李攀 重庆理工大学汽车学院 重庆 400050摘要摘要: 本文主要介绍了，并介绍了回转式多工位组合机床的现状及发展趋势,及 回转式多工位组合机床的工作特点。以及国内外对回转式多工位组合机床的发 展现状，综述其发展趋势。关键字：关键字：回转式 多工位组合机床 发展趋势 1 1我国机床的发展简介我国机床的发展简介现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用 各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必 须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设 备等。由于

2、机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加 工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件， 往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是 现代机械制造业中最重要的加工设备。机床的技术性能直接影响机械产品的质 量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没 有机床的发展，现代社会目前不可能达到现在物质文明的高度。一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化， 这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化得先进技术设备 与装备，即各种机器、仪器和工具等。所以说，机床工业是机械制造业的“装

3、 备部” 、 “总工艺师” ，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重 视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在 坚实可靠的基础上。我国的机床工业是在 1949 年新中国成立以后才开始建立起来的。解放前， 由于长期的封锁统治和 19 世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业 生产非常落后，没有独立的机械制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一 些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949 年 全国机床产量仅 1000 多台，品种不到 10 个。解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济 恢复时期，就把一

4、些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年 计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过 50 多年的建设，我国机床 工业从无到有，从小到大，现在已经种类比较齐全，具有一定实力的机床工业 体系，能生产 5000 多种机床通用品种，数控机床 1500 多种；不仅装备了国内 的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄， 与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学 技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开 展机床基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，

5、使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。2 2回转式多工位组合机床的国内、外现状回转式多工位组合机床的国内、外现状世界上第一台组合机床于 1908 年在美国问世，30 年代后组合机床在世界 各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程的关键设备之一。现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床 也在不断吸取新技术成果而完善和发展。在组合机床(图 1)这类专用机床中，回转式(回转工作台式和鼓轮式)多工 位合机床和自动线占有重要位置。因为这类组合机床是采用多工位、多轴、多 面和多方向同时加工工件的，因而具有很高的生产率。同时，这样的机床，工 件经加工出基准后上机(线)或毛坯直接

6、上机(线)，可实现工件的全部加工。并 且，由于工件在加工过程中往往是只需一次装夹，因而加工精度比较高。因此， 这类机床是内燃机行业或其它一些大批量生产部门使用的重要技术装备。根据 美国在 19781983 年这 5 年 间对所生 产的 4856 台组合机床所作的统计分析表，回转工作台组合机床占了/3，自动 线 41.5%(表 1)。应用统计数字可以看出，回转工作台组合机床是仅次于自动线而为工业部 门使用较多的高效加工设备。回转式务工位组合机床，特别适合于加工轮廓尺寸在 250mm 以内的中小零 件。这类机床的应用主要集中于汽车、阀门、气动、液压、制锁、轻工仪表和 电气等工业部门。市场销量大，因

7、此在国内外有许多从事其设计和制造的厂家。 如欧美的rons- hoffen、Diedeoheim、witzig在各加工工位上配置完成不同加工工艺的动力头，加工时，工件固定 不动，由刀具实现旋转和进给。机床的第一个工位系上料(手动或自动)工位， 接着是加工和测量工位。有的机床为实现工件的全部加工，在加工工位间设置 工件的转位或换夹工位。卸料可在第一个工位上、也可在最后一个工位上进行， 这样可使上下料时间与机动时间重叠。从结构配置上说，回转式多工位组合机 床实际上是一种特殊型式的小型自动线。回转式多工位组合机床具有下列优点:1) 生产效率高;2) 机床结构配置有利于操作和调整人员接近加工区，便于迅

8、速调整机床；3) 加工精度高（因加工过程中工件不需换夹） ；4) 机床所占作业面积小；5) 在加工时间内，可采用单独设置的装卸工位进行手动或自动上下料；6) 在机床上几乎可以实现所有的切削加工工艺，也可附加无屑加工工艺。 如：钻削、深孔钻削、铣削、车削、切槽、铰削、拉削、插削、去毛刺 以及简单的装配等。4 4回转式多工位组合机床的组成回转式多工位组合机床的组成组成回转式多工位组合机床的主要部件有回转分度装置、中间底座、 鼓轮 支架、定位装置和动力头等。这些部件的结构和技术性能，在很大程度上决定了回转式多工位组合机床的结构型式及其技术水平。回转式多工位组合机床的回转分度驱动一般采用电气机械、液压

9、和气动等 方式。应用液压和电气机械驱动的较多(鼓轮的回转分度一般为液压驱动)而使 甩气动驱动的较少。液压由于可采用较高的工作压力，故其结构空间比气动的 小。目前，由于电液比例阀的应用，而大大提高了工作台的分度转位速度，缩 短了分度转位时间。同时，由于电液比例阀可改善机床的起动和缓冲性能，故 也可改善工作台定位时的工作条件。电气机械驱动主要有马氏槽盘和圆柱凸轮 间歇运动机构。图所示是瑞士 Mirkron 公司回转工作台组合机床上所采用的圆 柱凸轮间歇运动机构。采用这种驱动装置，工作台转位分度时平稳无冲击，故 可采用一个高速电机进行驱动，从而缩短了辅助时间。回转工作台组合机床的中间底座和鼓轮式组合

10、机床的鼓轮支架，从某种意 义上说，是这类机床的核心部件，因为组成机床的所有其它部件均是环绕着这 种部件配置的。因此，中间底座(或鼓轮支架)的稳定性和刚性对机床的工作精 度具有重要影响。中间底座和鼓轮支架虽然多数是采用铸铁结构，但目前采用 焊接结构的也逐渐在增多。5 5回转工作台组合机床的分散和集中传动回转工作台组合机床的分散和集中传动回转工作台组合机床的分散和集中传动回转工作台组合机床的传动结构基 本上有两种:分散传动和集中传动。采用分散传动时，回转工作台分度传动和动 力头的进给传动互为独立。这种结构的优点是，便于各部件的单独调整。特别 是在机床上有几种工件轮番生产时，机床的调整较为方便。采用

11、集中传动时， 回转工作台的分度传动和各动力头主轴的进给是由一个机械驱动装置集中驱动 的，这种传动可保证所有部件严格协调地工作，不会出现部件的误动作，从而 提高机床工作的可性。采用机械集中传动还可减少热源对机工作精度的影响， 同时，机械进给 l 十分定，也有利于提高工件的加工质量。但这传动不易改变 切削参数，这样的机床专用都很强，因此，只适合于加工单一品种且大批量生产的诸如电子元器件、喷油嘴等较小工件。6 6回转式多工位组合机床的柔性化回转式多工位组合机床的柔性化自 80 年代初以来，随着世界经济的增长和竞争的加剧，产品市场的需求日 益向满足个性化方向发展。产品品种增多，投产批量相应减少(由大批

12、向中小批 发展)，供货期也越来越短。用于单一品种生产的传统组合机床和自动线已难于 满足多品种生产的要求，组合机床制造业日益面临严峻的挑战，提高组合机床 的柔性就成为关系到组合机床制造业生存和发展的紧迫任务。十多年来，许多 组合机床制造厂先后开发了各种 NC 通用部件，如 NC 动力滑台、CNC 三坐标加 工模块和 NC 动力头(加工模块)等，并通过采用 CNC 控制和数据处理等技术来提 高组合机床的柔性，以适应变型多品种加工。7 7发展趋向发展趋向用户的需求和相关技术的进步是推动组合机床技术不断发展的主要动力。 近几年来，回转式多工位组合机床技术发展主要有以下趋向:1）近十多年来，现有刀具材料

13、和刀具性能的不断改善以及新的刀具材料 (涂层碳化钨硬质合全、碳(氮)化钛硬质合金、陶瓷刀具材料、立方氮化硼和聚 晶金刚石等)的出现和推广应用，使机床的切削速度和进给速度有了较大幅度的 提高，从而使切削基本时间大大缩短。同时，随着驱动技术的进步，机床辅助 时间也显著减少，目前，回转工作台的分度时间一般为 0.53.2 秒。这样回转 式多工位组合机床的节拍时间也随之缩短，目前，一般在 630 秒范围内。2）在机床上集成更多的加工工艺(包括各种切削工艺、成型工艺(滚压)和 简一单的装配工艺等)，进一步扩大了机床的工艺和应用范围。3)实现多面、多方向、多工位和多加工，进一步提高生产率。4)采用高精度端

14、面齿盘定位和发展销定位，并采用滚珠预紧无间隙定位等， 进一步提高回转分度工作台和鼓轮的分度位精度。5)在加工流程中实现工件夹具的自转位或工件自动换夹，从而在一台机床 上现工件五面加工或完成从工件毛坯到成品全部加工。6)采用自动上下料装置，实现工件工的全部自动化。7)采用刀具尺寸测量控制和功能监系统，进一步提高机床的加工精度、自 动水平和利用率。8)在机床上装夹多个工件，以提高产率。9)设置 NC 加工工位和采用 CNC 制，在保持高生产率的条件下提高机床性， 实现多品种加工。8 8结束语结束语从上述介绍可以看出，回转式多工位组合机床是一种高效自动化加工设备， 是一种特殊型式的组合机床自动线。在

15、工业发达国家，这种机床的应用遍及许 多工业部门，其比例约占整个组合机床的三分之一。设计制造这类机床的不仅 有一般机床厂，而且还有不少专业厂。根据国外的发展经验和国内汽车、阀门、电气、气动、液压和制锁等行业的发展需求，我们应重视并大力发展这类高效 自动化的加工设备。为此，在我国应建立几个生产回转工作台式组合机床和鼓 轮式组合机床的专业厂，并不断增强这些企业自身的研究开发能力，进一步提 高这类机床的技术水平，以便满足国内经济建设的需求，并增强参与国际市场 竞争的能力。参考文献：（1）赵红美,李静,耿亚楠. 组合机床多轴箱 CAD 的应用现状 . 现代制造工程, 2006 11 32-34（2）黄勤,闫建伟. 多轴箱传动设计的简易方法 . 现代机械,2005 1 45-47（3）李如松 回转式多工位组合机床的技术现状 大连组合机床研究所 1993（4）刘国光. 组合机床多轴箱计算机辅助设计 . 机械与电子,2000 5 18-20.（5）大连组合机床研究所 组合机床设计 （第二版） M北京： 机械工业 出版社，1985（6）丛风廷， 迟建山 组合机床设计 （第二版） M上海： 上海科学技术 出版社，1993（7）刘涛， 刘伟 变速箱壳体销孔加工组合机床设计 M组合机床与自动化 加工技术，2001（7） ：24-25