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车床/数控车床 |
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国内外车床的技术水平和发展方向 |
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车床问世后用於加工各种轴、盘类回转体零件，在各类大小机器中，量大面广，最为得用。在机器制造业中，车床的数量最多，用途最广泛。在各类金切机床中，车床的比重最大。中国1995年金切机床拥有量498万台中，共有122万台车床，占41%；美国、日本约占22%。
在先进工业国家如美国和日本，由於毛坯质量好，加工余量小，有些可直接进行磨削精加工，因此粗加工的车床数量较少，比重也相对较小，而磨床比重不断增大（如中、日、美的磨床比重分别为13%、18%、23%）。随着毛坯与工艺的改善，车床比重在同一国家逐渐减小。如日本1952年时车床占40%，1963年为30%，1973年为26%，1994年减至22%。由此可见，工业生产少不了车床，而毛坯、工艺愈落后，车床数量就愈多。
发达国家车床技术水平较高
车床本身有其技术和结构特点，能加工回转体的平面、内外圆、螺纹、螺孔、凸台、凹槽、曲面等，传动较简单，制造比磨床容易，所用刀具也较简单。世界车床技术发展有三大阶段∶手动普通车床阶段、高效自动化车床阶段和数控(NC)车床阶段。目前，车床按控制分为手动、机动、数显、程控、数控；按结构和用途分为∶普通车床、仪表车床、单轴/多轴自动车床、活塞车床、曲轴/凸轮轴车床、立式车床、落地卧式车床、各种专用车床等。车床的品种、规格繁多，为各类机床之冠。在现今各国生产和使用中，手动、机动、数显、程控和数控并存，由於特点、功能和价格不同，使用场合不一，选用时应从技术与经济方面考虑。在发达国家，由於汽车、轴承、电机等大批量生产自动化的实现，高效自动化车床的数量多，NC车床发展快，中、高档车床比重大，总体技术水平高，因此，生产率和劳动生产率高（如美、日汽车年产量达1,000万辆以上）。在发展中国家，低档手动普通车床多，而中、高档少，总体技术水平低，生产率和劳动生产率也较低。
国外车床的技术水平与发展方向
目前国外车床生产中，NC车床占较大比重，日本2000年车床产量2.2万台，NC车床2.09万台，占95%，大量出口。在世界年产20万台NC机床中，NC车床约6万台，占30%。它是随着微电子、计算机技术的进步面迅速发展，是传统机床技术与信息技术相结合的产物。也是今后努力发展的方向。目前国外NC车床的设计、制造、使用，在技术上已经成熟，并不断向纵、深发展。下文着重对NC车床进行研讨。
目前国外NC车床的技术水平
高性能∶目前国外NC车床全面向高性能发展，依靠改进工艺、布局、结构、驱动和控制五方面来提高精度、效率、自动化。如工艺上车、铣、磨结合；布局上立、卧、倾斜式、倒立式变化，结构上多主轴、多刀架；驱动上电主轴、滚珠丝杆、直线电机并用；控制上多轴联动、网络化等。在提高复合加工性能方面更加引人瞩目，量大面广的一般NC车床不断向高性能车削中心和车铣中心发展的配置。
高精度∶加工精度普遍提高，精密车床代替了过去的普通精度NC车床。加工精度从过去的1T6-1T7提高到1T5-1T6。重复定位精度达1-2微米（高精度车床为0.3Mm），工件精度达0.3微米，圆度达1微米，表面粗糙度达Ra 0.3微米。NC系统分辨率为1微米（高精度NC车床达0.1微米或0.01微米），还在继续提高。
高效率∶通过高速化和复合化不断提高加工效率。高速化方面，一般中规格NC车床主轴转速已从过去的3000-5000r/min提高到4000-8000r/min（NC单轴自动车床达1.2万、1.5万、甚至2万r/min），快速进给从过去的10-20m/min提高到30、甚至40m/min。主传动功率也大大提高。在复合化方面，具有铣削功能、Y轴功能的车削中心数量大增，约占15%。具有X、Z、Y、B、C 5轴功能的也逐步增多，出现了车-磨结合、车床-加工中心结合的复合加工机，实现“全部加工”。
高自动化∶采用现场交互式编程和机内自动对刀，有些还与CAD/CAM相结合；带AWC、ATC和AJC等自动化外围设备的越来越多；监控和自诊断能力日益增强，有些还可进行远程监控与诊断；能自动测量和进行误差补偿，包括加工误差的实时补偿；更易於集成入自动化加工系统中。
模块化设计∶针对市场需求，为加速发展系列产品、降低成本和缩短交货期，国外NC车床已普遍采用模块化设计，利用基本模块和各种功能部件灵活配置，组成各式NC车床、车削中心等。
国外NC车床的技术发展方向
主要有几方面∶不断开发新工艺、新材料、新结构、新元件，比如开发硬面车削工艺(HRC50-68)，公差带在5微米，表面粗糙度达Ra 0.4微米，又如开发倒立式车―磨结合的车削中心等；进一步提高加工精度，发展精密化、超精密化车床；提高效率，加速发展高速化，尤其是复合化；在现有自动化基础上进一步发展智能化、无人化、集成化；发展网络化，与车间、工厂、外界联网；发展环保化车床，实现节能、省地、干和半干切削等。
德国Emag公司的VSC400型车-磨结合的车削中心
国内NC车床的技术水平和存在差距
在改革开放的20年，中国NC车床的技术水平提高较快，在设计、制造、使用上进步很大。
2001年中国NC车床产量3900台，进口约3500台。1995年中国NC车床拥有量2.1万台（占NC机床之33%）。
2002年3月的上海中国数控机床展(CCMT 2002)，展出200台整机，包括64台NC车床，代表了当前中国NC车床的最高技术水平，另有车削中心9台，占14%。
沈阳机床公司与德国合作生产的SSCKZ 63-5型5轴车铣中心，可控制X、Y、Z、B、C轴，床身最大回转直径φ800mm，主轴2000r/min，主电机37kw，刀库有12把刀，配西门子840D NC系统。成都宁江机床厂的CKE1112型NC纵切自动车床，加工棒料直径φ12mm，主轴转速12000r/min，为5轴2联动，配用FANUCD-O NC系统。上海第二机床厂的HM-O15型倒置立式车削中心，主轴4000r/min，主电机40kw，采用INDRAMAT NC系统，机床带自动上下料装置。
在2000年3月的CCMT展上，上海重型机床厂展出自行设计的SHZ 1044型双主轴立式车削中心（见图4），具有特色，可侧面反映出目前中国NC车床的设计和制造水平。
该车床用於电梯曳引轮涡轮组件的半精加工和精加工，有倒置立车和正置立车两部分。带自动上下料装置，为能完成零件全部加工的车削中心。配SINUMERIK 840C NC系统，定位精度∶X轴0.016mm/500mm，Z轴0.032mm，C轴60"；重复定位精度∶X轴7微米，Z轴0.01mm，C轴20"，机床配用进口的内装式电主轴、高精度轴承、直线滚动导轨、高精度光栅尺、滚珠丝杆、自动定心卡盘等。
存在的主要差距为∶在精度、效率、自动化上存在一定差距；主机设计基本功差，缺乏创新，模块化设计少；重要基础元部件、NC系统主要依靠进口；缺乏深入系统的科研工作，设计、试验手段较落后；在NC车床的产品水平和总体技术水平上，差距明显。努力方向包括狠抓根本，解决主机、元部件先进性。(end)
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(投稿)
(11/22/2004) |
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