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        技術創新推動中國金屬加工業發展
      
      
      
      
        來源：互聯網，更新時間：2006-6-22 18:04:08，閱讀：
          
      
      
      
      
        
      
            
      
               
                  　　10年來的20項重大技術發展

      

      　　十多年來，中國金屬加工領域取得了巨大技術進步，這些成就的獲得主要歸功于在刀具材料、涂層技術、驅動技術、測量、監控和CNC等諸多技術領域里不斷的技術創新，由此加速了新型機床的不斷問世，推動了金屬加工進一步向高速、高效、高精度和智能化發展。 

      

      　　這些技術過去10年來在中國金屬加工業得到了廣泛應用，提高了生產效率，改善了贏利水平，解決了生產難題，提供了新的方法，拓展了新的加工領域等。有許多技術不僅代表著金屬加工業的過去，也開啟著未來。 

      

      　　1．涂層刀具和涂層技術 

      

      　　由于涂層可以改變切削刀刃上整個切屑的成形過程，因此，刀具涂層對刀具性能的改善和加工技術的進步起著重要作用，致使涂層刀具成為現代刀具的標志。通過刀具涂層，可以減少刀具磨損、提高切削速度、減少摩擦熱、避免形成積屑瘤、提高加工表面質量、減少對硬質合金刀體的熱傳導和提高刀具耐用度等，使涂層刀具在切削加工得到廣泛應用，特別在干切削和硬加工中起著十分重要的作用。 

      

      　　近年來，涂層刀具的使用越來越多，而涂層材料的種類也日益增多，如硬涂層有：TiN、TiCN、TiAlN、AlTiN、Al2O3、AlCrN、CrN、Zr（CN）和多晶體金剛石等；軟涂層有：WC/C、MoS2等。主要的涂層刀具制造廠家有：Sandvik Coromant、Kennametal、SECO、Mapal、Walter等。 

      

      　　為了在刀體上牢固地沉積涂層，目前主要是采用CVD和PVD工藝，通過新的研究，開發了中溫CVD和PCVD（等離子體化學氣相沉積）等先進工藝。目前從事涂層的專業廠家主要有CemeCon、Balzers、Fraisa等。 

      

      　　2.機電受控刀具 

      

      　　微電子技術與刀具技術的結合，不僅為受控刀具的開發開拓了新的途徑，并且更為刀具的智能化提供了可能。這種應用微電子技術開發的機電受控刀具，是在刀體中裝有用于刀具移動或進給的伺服電動機，并通過非接觸式的電流傳輸和數據傳送將刀體中的伺服電動機與機床的CNC控制系統連接起來，這就使這類機電受控刀具能夠實現刀具通常不能完成，而由機床或由設在機床主軸中的附加裝置來完成的一些功能，從而為這種刀具的多方面應用創造了條件。 

      

      　　由于集成了NC軸，使這類機電受控刀具成為加工中心的一個附加的和可更換的U軸。目前，由Komet和Mapal公司開發的這類機電受控刀具，既可用來實現車端面、切槽、擴孔和鉸孔等工序，又可與Z軸進行直線插補和圓弧插補而用來進行輪廓（斜面、圓弧、球面等）加工。

      

      　　這類機電受控刀具裝上相應的傳感器（測量加工的實際直徑和切削力），就可對刀具的磨損進行補償或對刀具的耐用度進行監控。 

      目前，這種機電受控刀具已應用于對缸蓋的氣門閥座和導管孔的綜合加工（如德國Makino和Grob公司在加工缸蓋設備上已應用了這種刀具）。

      

      　　3.HSK刀柄 

      

      　　對于高速加工，機床主軸和刀具之間的接口具有特別重要的意義。由德國亞琛工業大學牽頭，組織大學、科研機構、供應商等開發的HSK空心錐柄。通過其刀柄錐面（1∶10）和法蘭端面在主軸上進行雙向定位和夾緊，與傳統的7∶24刀柄（SK）相比，具有較高的靜、動態剛度、較高的軸向和徑向定位精度、較小的重量和較短的換刀行程，因此特別適合于應用在高速加工場合。 

      

      　　1996年，HSK刀柄被列入德國DIN標準，并于2001年12月成為國際ISO 12164標準，為全球廣大廠商所采用。 

      

      　　近年來，Mapal公司開發了一種“HFS”刀頭更換系統，這種系統通過錐面、端面支承以及傳動塊和夾緊螺栓，可使切削刀頭連接在HSK刀柄的刀桿上，具有很高的更換重復精度，這種特別高的精度（＜3μm＝使標準刀頭能方便地進行更換。

      

      　　4.熱脹冷縮式刀夾 

      

      　　刀夾是機床主軸和刀具之間的連接裝置。在上世紀90年代中期，為滿足高速加工時對刀夾提出的夾緊可靠和圓跳動小的要求，開發出了熱脹冷縮式刀夾。這種刀夾具有回轉對稱的結構和小于0.003mm的圓跳動（在其檢驗棒3×d懸伸處測得）。最初采用熱空氣加熱，目前均采用電感應加熱。德國Bilz、Kelch和Schunk等公司均能提供這類刀夾。目前，在加工模具的加工中心上已普遍使用這種刀夾。 

      

      　　5.電主軸 

      

      　　電主軸（內裝式電機主軸）是機床的重要功能部件，特別是高速主軸被公認為是高速加工機床最重要的部件。它是一種智能型的功能部件，不但轉速高、功率大，而且要配備一系列能控制主軸溫升及振功等功能的相關裝置，以保證其高速運行時的安全性及可靠性。電主軸最早應用于高速磨頭上面，至上世紀90年代初，逐漸應用于車、銑、鉆等加工領域。 

      

      　　電主軸的應用，極大推動了機床加工速度的提高。上世紀80年代末，加工中心最高主軸轉速為6000～10000r/min，隨著主軸軸承和潤滑技術的發展，現在加工中心的主軸轉速普遍達到15000～24000r/min。用于模具的加工中心主軸轉速則高達42000r/min。 

      當前，高速主軸有多種不同的結構型式（如裝有陶瓷混合軸承、磁浮軸承、空氣靜壓軸承和液體動靜壓軸承）可集成到不同用途的HSC機床上，并可根據不同要求，在電主軸上安裝不同的傳感器，對電動機和軸承的溫升、主軸的軸向位置、主軸振動狀態和刀柄的夾緊狀態等進行監控，以確保加工的精度。 

      

      　　采用永久磁鐵的同步電動機要比傳統的異步電動機有更高的轉矩和功率（在相同主軸尺寸情況下），這種電主軸在高速加工機床已開始應用，在將來有很好的應用前景。 

      

      　　目前，多數主軸部件專業制造廠（如IBAG、Fischer、GMN、Precise、SKF和Alfred Jager等）可提供的標準電主軸，其功率從幾瓦到100KW，轉速由10000r/min到100000r/min。 

      

      　　6.直線電機 

      

      　　在上世紀80年代末和90年代初，直線電機的應用是機床制造業中最為重要的技術創新成果。直線電機是高速進給的一種傳動方式，其原理是將一個直徑無窮大的電機剖開，局部一段就成了直線電機。也就是將電能直接轉變成直線機械運動的推力裝置，從而省去了通常電動機的一些傳動環節，使機床進給運動的傳動鏈縮短為零。直線電機主要有直線感應電機和永磁直線電機兩種。 

      

      　　就結構而言，電線電機的定子部分稱為一次繞組，而轉子部分稱之為二次繞組，再加上光柵閉環反饋裝置等幾個部分組成。 

      

      　　美國Ingersoll和德國Ex-Cell-O是在機床上最早應用直線電機作為進給驅動裝置的廠家。1982年，Ingersoll首先開發出第一臺應用直線電機的機床，此后樣機經過實驗室試驗，并經福特汽車廠使用。1992年，推出第一臺由直線電機驅動的機床HVM800。Ex-Cell-O在1993年造出了第一臺XHC240高速加工中心，目前產品已經升級到了第三代XHC341。 

      

      　　現今，已有相當一部分的高速加工中心已采用直線電機替代了傳統的交流伺服電機和滾珠絲杠驅動裝置。由于直線電機是通過電磁鐵來產生機床部件的進給運動，故沒有內部機械摩擦，具有很高的動態性能、移動速度和軸加速度。如采用同步直線電機的情況下，還可產生比異步直線電機更高的功率。 

      

      　　直線電機的應用重點是：高速加工中心（對工件進行綜合加工）、激光加工機床、活塞車床和曲軸磨床（如Ingersoll Naxos和Landis公司生產的曲軸磨床）。 

      

      　　我國北京機床研究所、北京機電院高技術股份公司、多棱數控機床有限責任公司、沈陽機床集團、清華大學等已在自己的一些機床上采用了直線電機。 

      

      　　目前，直線電機的生產廠家主要有：Anorad、Indramat、Mitsubishi、Magnetics、GE Fanuc和Siemens等。

      

      　　7.高速加工 

          

      　　高速加工技術不僅屬于過去，更屬于未來。隨著刀具材料、驅動、控制和機床等技術的不斷進步，高速加工不僅獲得普遍應用，并且目前正在向超高速發展。如銑削鋁合金工件，目前采用的銑削速度可高達7660m/min（視為超高速的切削速度＞8000m/min），相比90年代初的4500m/min幾乎提高了一倍。 

          

      　　高速加工正在影響著整個加工技術的發展，高速加工也是屬于未來的技術。通過提高切削速度，可以縮短加工時間，提高工件表面質量和精度，以及縮短加工工藝流程。基于高速加工的現代高速加工中心，已成功地將原本相互矛盾的柔性和生產率融合在一起，從而改變了中、大批量生產領域中的生產模式，由連線的加工中心替代柔性自動線已成為明顯的發展趨向。

          

      　　目前，活躍在高速加工機床領域的生產商主要有阿奇夏米爾國際貿易（天津）有限公司（Mikron）、Grob、Ingersoll、Ex-Cell-O、Hüller Hille、Cincinnatti等。米克朗HSM 600/800采用聚合物混凝土，其阻尼特性是鑄鐵結構的6倍；具有創新的結構設計，集高速銑削技術所要求的高動態性能、干式切削、激光測刀等技術于一體。 

          

      　　在最近5年，機床的軸加速度將由目前的1.5g提高到3～5g。最近，如Mikron的并聯運動銑床HPM800、Chiron的并聯運動機床“vision”，其加速度已達到3g，行程速度120m/min。因此可以看出，機床的高動態性能，必須通過所有軸的直接驅動和采用輕型的運動部件來實現，發展并聯運動機床也是一種選擇。高速加工刀具生產商主要有Sandvik Coromant、SECO、Kennametal、Iscar等。 

          

      　　8.輕型材料的應用 

          

      　　在發展高速加工技術中，輕型材料的應用對提高機床主軸轉速和部件的移動速度起著重要作用。 

          

      　　由陶瓷和鋼制成的混合軸承（FAG和SKF等公司制造，滾動體Si3N4，內外鋼環為氮合金不銹鋼）已廣泛應用于高速電主軸部件。陶瓷滾珠與鋼珠相比，具有密度小、彈性模數高、熱膨脹系數小、摩擦系數小等特點，因而具有離心力小、剛性高、熱膨脹小、磨損小等優點，由此可提高主軸的極限轉速。如采用油-汽潤滑，直徑60mm主軸轉速可達35000r/min。 

          

      　　在高速加工中心上，采用輕型構件以減輕運動質量、提高運動速度，對提高軸的加速度和動態性能，由此減少時間損失具有重要意義。如Hüller-Hille的“Specht 500L”高速加工中心，其Z軸滑臺就采用了鋼和纖維增強塑料的組合結構，從而顯著提高了軸加速度（2g）。 

          

      　　高速面銑刀常常采用高強度鋁合金來制作刀體，在刀體上涂有耐磨涂層，以減輕銑刀重量，如Walter公司的F2250面銑刀和Mapal公司的WWS面銑刀。

          

      　　9.高精度和高效磨削 

          

      　　CBN砂輪的應用，推動了磨削工藝朝著兩個方向發展。一是高效磨削（精度為2～3μm），二是高精度高速磨削（精度＜1μm＝。

          

      　　隨著高效磨削的發展，促使磨削工藝從純粹的精加工工藝發展為普通的加工工藝，從而擴大了磨削工藝的應用范圍。CBN砂輪的圓周速度達150m/s，磨削余量達到3mm，這已達到了銑削工藝的材料切除率。由此，可通過磨削替代常規的由車削或銑削來進行的粗加工，而直接由磨削完成精加工，從而縮短了生產工藝流程。如加工草坪割草機發動機的曲軸（灰鑄鐵），先前要采用6道車削和3道磨削工序，目前通過CBN砂輪只采用了3道磨削工序，加工時間節省了65%。 

          

      　　采用CBN砂輪的高速高精度磨削，在汽車工業主要應用于凸輪軸和曲軸連桿頸的磨削加工。如連桿頸的尺寸精度一般為IT6，圓度≤0.005mm，Ra0.2～0.4，要求曲軸磨床的工序能力系數為Cp=1.67，這意味著要求磨床的實際加工公差要比給定的公差小一半。在曲軸磨床上一般采用高達125～140m/s的磨削速度，在采用曲軸連桿頸跟蹤磨削工藝（用直線電機驅動，使磨頭以很高的往復擺動速度進行跟蹤磨削）的Ladis、Naxos和Junker等公司的曲軸磨床上，通過采用CBN砂輪，通常可縮短50%加工時間和節省50%的費用。 

          

      　　目前，有一些國際性磨料生產企業，在CBN砂輪磨料方面提供了很好的產品，如圣戈班磨料、金世博（Kingspor）等。圣戈班的Q-Flute是一種高溫混合樹脂結合劑產品，是高效率下的大去除量磨削用磨料。在對工件沒有熱損傷并保證質量的前提下，能夠大幅度提高產品質量、材料去除率和產品壽命。在保證產品質量的前提下，加工效率至少提高兩倍以上，可以用在10kW以上的CNC數控磨床上。

      

      　　10.硬加工 

          

      　　通過新型刀具材料的開發和硬涂層的應用，采用具有一定幾何形狀的刀具進行硬(HRC45～63，Ra0.2～0.8)加工，在很多情況下可以替代磨削或電火花加工，從而簡化零件的制造工藝流程、縮短加工時間、提高工件表面質量、減少加工設備、降低單件成本和改善生態環境（干切削）。 

          

      　　目前，特別是硬車削和硬銑削應用較為普遍，如軸承環、后橋半軸和其它淬火軸類零件的加工，采用硬車往往比傳統工藝減少2～3道工序，并可省掉磨床，縮短65%左右的加工時間，零件制造成本降低35％～50％。在模具制造中，通過硬銑可大大簡化制造工藝流程。 

          

      　　采用硬銑工藝，工件經淬火后可在一次裝夾下只須進行粗銑和精銑，可免去常規工藝的軟銑、電極制造、電火花加工和拋光等工序。而硬銑的應用，也為模具制造實現CAD/CAM/HSM的集成創造了條件，可以認為，高速硬銑給模具制造技術帶來了一次重大變革。 

          

      　　就機床而言，有些機床廠所采取的手段是用混凝土聚合物作機床床身（人造花崗巖），以增強剛性及抗振性，如美國哈挺的數控車床、英國600集團的數控車床及瑞士米克朗的加工中心等，這種材料的阻尼特性勝過灰鑄鐵6倍，熱穩定性超過灰鑄鐵20倍。 

          

      　　除了材料外，機床的結構上也各具特色。如米克朗HSM400高速加工中心，其結構型式為“O”型龍門框架結構。英國600集團的Tornado颶風數控車床，其采用的高精度軸承、卡盤、滾珠絲桿及導軌都是特殊挑選的。 

          

      　　哈挺公司將原來大型龍門機床用的靜壓導軌技術，移植至數控車床上來應用。靜壓導軌是由自補償帶壓力的流體支撐著的，由于油膜的吸振性使系統的剛性大大提高。在一般情況下，采用靜壓導軌的機床剛性是傳統線性導軌機床的4倍。 

          

      　　為了實現硬車削，哈挺車床的主軸也與眾不同，他們的車床主軸是永不磨損型的，彈簧夾頭不需加裝適配器就可以直接被主軸夾緊，而且要使得切削點到主軸前軸承之間的距離盡量縮短。 

          

      　　哈挺最近還發明了一種新的輪廓適應彈簧夾頭SCC，它結合了高剛性機床在加工應用中的專業技術和工件夾緊解決方案，使得棒料的硬車加工能力上了一個新的臺階。 

          

      　　11.干加工 

          

      　　通過很多的研究項目和一些工業應用表明，不用冷卻潤滑液或采用微量潤滑（1～80ml/h的潤滑液）進行切削加工已是一種成熟的加工工藝。同時表明，通過采用干加工和準干加工是進一步降低制造成本和消除冷卻潤滑液對環境污染的有效途徑。 

          

      　　目前，滾銑齒輪，內齒拉削和鋁合金箱體件的綜合加工已完全可以采用干加工和微量潤滑加工來實現。如德國Grob公司設計制造的變速箱體和離合器殼生產線就采用了準干加工，年生產40萬臺的變速箱體和離合器殼，按傳統濕式加工，每年冷卻潤滑液的費用幾乎要高達30萬歐元。 

          

      　　目前，干加工是金屬切削加工的關鍵工藝，它不僅涉及到刀具和涂層，并且還要有適合于干加工/準干加工的機床，像Ex-Cell-O、Hüller Hille和Heller等機床制造廠家都可提供進行干加工的機床。 

          

      　　12.激光加工 

          

      　　對于加工來說，作為一種“熱”刀具的激光束，不僅能加工金屬、塑料、木材、玻璃和陶瓷等材料，而且還具有很大的加工柔性，能適應眾多的加工任務，如打孔、切割、精密雕刻、焊接和表面處理（表面淬火、表面合金化和表面涂覆）等。 

          

      　　隨著激光器功率的提高和直線電機的應用，推動了激光加工的發展。激光器功率的增大（高達3500W）不僅可以加工較厚的鋼板，并且可以以較高的進給速度進行加工。目前，Finn-Power公司的高速激光切割能以20m/s以上的速度切割1mm厚的低碳鋼，一臺3500W的激光器可以切割厚達20mm的低碳鋼或12mm厚的不銹鋼。 

          

      　　目前激光加工又是復雜而細致外形輪廓工件加工的最佳途徑。如DMG公司的帶有三個光學軸和三個機械軸的六軸激光加工中心（DML40S和DML40S1）可用于小型注塑模具的加工，也可用來加工陶瓷、硬質合金、立方氮化硼和金剛石等材料。 

          

      　　通華嘉（Trumph）推出的具有兩個二氧化碳激光發生器、兩個激光頭及高速線性驅動軸的TRUMATIC HSL 2502C可以達到三倍的加工量。其激光功率為5kW的二維CO2激光切割機Trumatic L3050，可切割的低碳鋼板最大厚度為25mm。Trumatic 6000 Laser Press雙C形結構復合加工機，其上既裝有帶數字化智能高度調節系統的激光切割頭，又裝有帶線性模具庫的沖壓頭，把激光切割和沖壓加工兩種工藝組合到一臺機床上，使鈑金工件能在一次裝夾下完成全部的加工工序。沖壓頭負責完成標準輪廓的沖孔加工(如方孔、圓孔)、成形加工(如翻邊、壓筋、沖切百葉窗)和攻絲，而激光切割頭則能以較高精度切割出切縫光滑、無毛刺的輪廓曲線和異形孔。 

          

      　　日平富山公司(NTC)的三維激光切割機TLM-610，既可進行切割，又可進行焊接。 

          

      　　瑞士百超(Bystronic)公司的二維CO2激光切割機Byspeed 3015，采用全飛行光路和直啟螺旋電機(DHM)驅動系統，動態加速度高達3g。當切割板材厚度1mm、孔徑2mm、中心距3mm的孔時，每分鐘可連續切割600個以上，其公差均在±0.05mm范圍內。 

          

      　　日本天田(AMADA)公司的采用直線電機驅動的二維激光切割機FOL 3015，最大合成移動速度高達340m/min，加速度5g。 

          

      　　MAZAK最近在中國市場上推出了定長光路激光切割機，通過光路長固定方式，在整個作業區內實現了均一的切割效果。 

      

      　　13.斷裂剖分工藝 

          

      　　斷裂剖分是使一個整體構件通過沖擊斷裂將其分裂成兩個配合件的一種工藝，這種工藝已應用于發動機連桿的斷裂部分上。按照常規工藝，連桿剖分為連桿和連桿蓋是通過鋸削或銑削來實現的，隨后不僅需要磨削連桿和連桿蓋的剖分面，并且在該剖分面上還要鉆鉸螺栓定位孔和攻螺紋孔等，以便使連桿和連桿蓋能實現精確合裝。 

          

      　　這樣，從“剖分”為兩件到能精確“合裝”為一體，需要經過好多道加工工序。為此，需要較多的機床。而經過斷裂剖分后的連桿和連桿蓋，可利用其呈顆粒狀的凹凸不平的剖分面直接進行精確合裝，免去如傳統工藝為實現連桿和連桿蓋精確合裝所需的那些后續工序（磨削剖分面、鉸螺栓定位孔和螺紋孔等）。 

          

      　　按照常規工藝，連桿加工的工藝流程一般需要14道工序，而應用斷裂剖分新工藝就只需6道加工工序。多年來，包括我國一汽在內的許多應用實例表明：采用這種新工藝，使連桿的加工費用約降低50%。 

          

      　　近幾年來，Ex-Cell-O公司又將這種新工藝成功地應用于發動機曲軸箱主軸承軸承蓋的剖分上。 

          

      　　14.并聯運動機床 

          

      　　在1994年的美國芝加哥國際機床展覽會上，美國G&L公司展出了一臺名為Variax的并聯運動機床，它是在Stewart平臺即空間并聯機構基礎上發展而成的加工中心。 

          

      　　所謂并聯機床，就是以空間并聯機構為基礎，以數控軟件代替部分硬件、以電子裝置及元器件代替部分機械裝置，通過改變桁架桿的長度及移動支點位置，來迅速實現刀具與工件的相對位置變動，從而打破了傳統機床以直角坐標系為基礎的串聯運動學原理。 

          

      　　隨之開發的如德國DS公司的Z3銑頭、意大利COMAU公司的平動機床、瑞士STARRAG公司的關節機床等，都是典型的并聯運動機床。并聯運動機床具有結構簡單、剛性高、重量輕、動態性能好和移動速度高等一系列優點，故有廣闊的應用前景。 

          

      　　近10年來，并聯運動機床已成為機床制造業中進行創新的重點，出現了眾多不同結構布局的新穎并聯運動機床。 

          

      　　我國高等院校和企業聯手也開發出有自主知識產權的這類機床，如清華大學和天津大學的VAMTIY型、天津大學的3--HSS、哈爾濱工業大學和哈爾濱量具刃具廠合作設計制造的并聯運動機床已在哈爾濱氣輪機廠用于氣輪機葉片的加工。 

          

      　　15.復合機床 

          

      　　1992年德國EMAG公司開發成功了被譽為近10年最佳機床的倒置立車。其機床結構與立式車床相反，工件在上而刀具在下，故適合于輕型回轉體盤類零件的車削加工，排屑方便，并可組合成多工序加工，以及實現自動上下料全自動化加工。

          

      　　上世紀90年代初，奧地利WFL公司首先推出車銑復合加工中心系列產品Mill-Turn，使曲軸等復雜零件高效加工成為可能。這類機床的基型為斜床身車床結構，雙主軸、雙刀架。在刀架上方，安裝一個銑頭，它既可作X、Y、Z三向直線軸運動，還可繞Y軸作B軸回轉，并帶有刀庫及換刀裝置。 

          

      　　近幾年來，在金屬加工業，出現了愈來愈多的采用復合機床對復雜工件進行綜合加工的明顯趨向，各種不同結構和不同工藝集成的復合機床（也稱多工藝機床，多功能機床）也由此誕生。 

          

      　　MAZAK的INTEGREX e-H系列被譽為劃時代的超復合加工機床，公司提出了“DONE IN ONE”的口號，目標是要在一臺機床上能把所有的活兒都干下來。 

          

      　　德國DMG、韓國DAEWOO等也均有車銑復合加工中心產品問世，我國的沈陽、大連、北一等先后將此類產品開發成功，大連機床集團的CHD25九軸五聯動車銑復合中心還被評為2006年春燕獎。秦川和沈陽機床也都自主研發了龍門車銑復合中心，為大型工件提供裝備。 

          

      　　除了車銑復合外，Willemin-Macodel的W408MT復合單元，BUMOTEC的S-192FT銑車復合加工中心以銑削功能為主，兼備車削功能的加工形式，它的基本型式是在加工中心上，加上車削主軸來完成銑—車加工。 

          

      　　日本株式會社池貝IKEGAI發明的專利U軸功能，其原理就是加工中心主軸具有NC控制的徑向進給功能，即刀具在旋轉切削的同時，刀頭可沿著刀架端面作徑向進給運動。進給由伺服電機所控制，精度可達0.001mm。此機床除了具有銑鏜功能外，還能車削。所以用一把刀具就能對零件進行階梯加工、圓弧加工、或錐體與錐孔加工，經換刀后還可進行曲面加工，切糟加工及螺紋等加工。 

          

      　　另外，Index也推出了V250/V300車磨中心，Okuma為Macturn250車銑中心，Ex-Cell-O的則是XG690車銑磨專用機床。 

          

      　　通過在這類機床上多種不同加工工藝的集成，實現工件盡可能在一次裝夾下的綜合加工，由此可以達到減少機床和夾具、免去工件在工序間的搬運和中間儲存、提高工件加工精度、縮短加工周期以及節省作業面積等目的。因此，采用這類復合機床可獲得顯著的技術經濟效果。

      

      　　16.電火花加工技術 

          

      　　為加工模具服務的電火花加工技術，主要分電火花成形技術及電火花切割技術兩類。 

          

      　　電火花成形機床的工作原理是將石墨電極通過放電加工將模具精密成形。為了解決加工間隙內的電蝕產物的堆積，集中放電，甚至起弧等，就需要智能技術即適應控制來解決。瑞士阿奇夏米爾等公司就是根據成熟的工藝數據庫來開發加工軟件，將加工對象分類處理。日本牧野注重自動化技術，用一臺數控電極機加預調單元，配置多交換工作臺的電火花成形機組成加工單元來自動高效加工零件。牧野還有一套電火花加工的程序支援工具，以最佳的工藝參數通過人機對話來制定加工程序。當然，通過網絡技術來完成數據交換、培訓、咨詢、維修保養等也是一大發展趨向，阿奇夏米爾這方面領先一步。日本沙迪克Sodick公司的進給采用直線電機技術，以消除加工間隙，減少主軸的振動與噪音。 

          

      　　電火花線切割機床是通過金屬電極絲放電加工對工件進行切割，分快走絲和慢走絲兩種。快走絲的材料是鉬，切絲正轉、反轉可反復使用，然而切絲長期使用會形成表面凹坑，原始位置也會變動，同時由于快走絲，故機床振動較大。而慢走絲材料用黃銅，從一個走向進行切割，切絲不再重復使用。故慢走絲加工精度高，表面質量好且運用范圍廣。線切割機床的發展趨向是提高機床的機械精度、脈沖電源精度及伺服控制精度，高檔線切割機均用光柵尺來進行閉環反饋控制。 

          

      　　17.工業機器人在機床上的應用 

          

      　　當今，在機床的全盤自動化中，工業機器人起著重要作用。機床通過工業機器人進行自動上、下料不僅可以使機床實現3班連續運動，減少操作人員，而且可以顯著縮短輔助時間。 

          

      　　如德國Chiron公司采用四臺加工中心加工4種不同的工件，3班制運行，只采用了一臺FMB公司的工業機器人“Unirobot”,省掉了5至6個操作人員。 

          

      　　Witzig & Frank公司的Twinflex MD雙主軸加工中心采用了有軌移動式機器人進行自動上、下料；Dekel Maho的立式加工中心“DMP60V”上采用了Fanuc的工業機器人“M-16iB/20”。 

          

      　　ABB的IRB1410焊接機器人采用IRC5控制器和5.07焊接軟件，使用全新的人機操作界面，具有較高的定位精度。它采用高速IGBT逆變控制方式來達到最適合的波形，并在全焊接電流范圍內保證電弧穩定、高速焊接，適用于中, 低碳鋼的焊接，使用CO2或混合氣體保護焊接。 

          

      　　擅長專機制作的意大利COMAU公司，比較成熟地將缸體及缸蓋生產線中的零件搬運設計成由機器人完成。當然，對工件的拋光打磨、清洗及其它臟、累干活的也是機器人表演的舞臺。 

          

      　　意大利意沃樂EVOLUT公司是歐洲最大的機器人應用與集成制造商，它開發的DC-5機器人修邊、倒角裝置很有新意。該機器人可以裝夾工具對主軸上零件修邊去毛刺，甚至機器人可以加裝動力源用刀具對零件進行加工，因此它已將機械人傳統的搬運、噴漆、焊接工作范圍擴展到了金屬切削及拋光領域。工作單元還可以配備各種上料方式，如帶視頻裝置可抓取隨機擺放的工件，或以旋轉臺擺放，或以傳送帶擺放等等。 

          

      　　除此以外，機器人最常涉足的領域還有用于壓鑄單元、車、銑中心單元、復合機床單元、零件拋光單元等等。

          

      　　目前，為適應不同品種和薄壁零件的混合生產，可采用裝有攝像系統和力矩傳感器的智能機器人。 

          

      　　應指出，工業機器人技術在機床領域的應用，有一個發展方向是使加工中心機器人化。例如通過六個可以伸縮的伺服軸來支撐并移動主軸部件的并聯運動機床（如G & L的VARIX），從結構看，實質上是一種機器人化的機床。 

          

      　　隨著社會的不斷發展和進步，勞動力成本將越來越高，對環保及安全的要求將越來越嚴，所以工業機器人的應用勢必是一種趨向。而且由機器人干出的工件，譬如說打磨，其零件的一致性比人工來得好，因此歐洲有些名牌汽車制造商甚至對某些零件的某些工序，已規定必須有機器人來操作。 

          

      　　18.CNC控制系統 

          

      　　CNC控制系統是機床加工過程鏈中的關鍵環節，它在很大程度上決定著現代機床的加工速度和精度，并影響加工工件的表面質量。因此，控制系統的性能和水平直接影響到數控機床的發展。 

          

      　　近年來，電子技術和計算機硬、軟件技術的飛速發展，推動了控制系統不斷更新換代，出現了一批新一代的CNC控制系統，如GE Fanuc的“30i”、Siemens的“Sinumerik 840D”、三菱的“CNC700”、Bosch Rexroth的“MTX”Fidia的“C20”和Heidenhain的“iTNC30”等。其中，Fidia的“C20”采用了最新的高速處理器“奔騰4”，可以在高速情況下對極復雜的多軸加工進行可靠和納米插補，并集成CAD/CAM系統進行自動編程；“CNC700”系統具有超短的程序段處理時間（0.2ms），故有很高的生產效率和精度。 

          

      　　新一代的CNC控制系統均能實現多軸控制，其中“MTX”甚至可控制64個軸，其中8個為主軸，其余為伺服軸。因此，都能適用于模具制造中復雜零件的5軸和6軸加工。 

          

      　　還有很多機床廠，他們或者自己開發數控系統，或者開發操作系統的界面。如日本的MAZAK， 牧野、森精機，美國的HURCO，意大利的FIDIA等等。 

          

      　　國內數控系統專業的企業，主要廠家有華中數控、廣數、北京凱奇數控、北京凱思帝、南京華興和成都廣泰等。他們都正在積極研制自主品牌的產品。華中數控的梧州聯動數控系統的成功開發，對推動中國高端數控機床的發展起著積極的作用，而凱奇的NC110系統（奔騰2）標準配置可控6個軸，可6軸聯動，NC-230則是5軸聯動的高檔數控系統。

      

      　　19.現代精密檢測技術 

          

      　　現代精密檢測技術是迅速提升裝備業水平的關鍵技術。采用先進的信息化數字測量技術和產品來裝備制造業，也是當前一個重要的發展趨向。當今現代化檢測技術主要包括： 

          

      　　a.數字化測量技術

          

      　　即通過數字化測量儀器、數字化量具產品對零件進行檢測。如各種數顯量具，像日本三豐、瑞士TESA及上海量具刃具廠、深圳UMP等公司開發的防水數顯卡尺以及各種數顯百分表、千分表、數顯內徑表等，有些還帶有測量數據統計處理功能及打印輸出。 

          

      　　另一種是數字控制檢測儀器，如德國Klingelnberg公司、美國M&M及Mahr公司的CNC齒輪測量中心，可檢測各種齒輪類零件及各種齒輪刀具；我國哈量和精達開發的齒輪測量中心，在精度和測量速度方面已經接近或達到國外水平。 

          

      　　就刀具系統來說，Zoller、Kelch等公司所開發的CCD數字式對刀儀系列產品，能將測量過程全自動化，并備有刀具管理數據庫，能與多臺數控機床通訊，自動實現機床加工位置參數信息的閉環反饋。 

          

      　　數字化測量最具代表性的精典產品就是三坐標測量機，主要供應商有海克斯康（青島）（原名B&S前哨）、德國ZEISS、Mahr、英國LK、西安愛德華、303所、上量等企業。 

          

      　　三坐標測量技術在采用工程陶瓷、磁力封閉新材料、新結構等方面均在不斷創新，多測頭的集成，擴大了儀器測量功能；多功能、高精度、多坐標綜合測量儀，打破了傳統量儀的格局，即一臺儀器經一次裝夾就可完成工件多種幾何參數的檢測，從而大大提高了測量精度和效率。 

          

      　　b.測量技術與制造系統的集成 

          

      　　將現代測量技術及儀器融合、集成于先進制造系統，從而構建成完備的先進閉環制造系統，為“零廢品”制造奠定了基礎。 

          

      　　如美國格里森公司及德國克林格貝爾公司，采用先進的齒輪測量中心及相應的齒輪測量軟件，與CNC齒輪加工機床相連，實現了圓柱齒輪、弧錐齒輪的CAD/CAM/CAI的閉環制造。 

          

      　　德國Walter公司生產的復雜數控刀具閉環制造系統，可實現數控刀具的自動化、非接觸式測量。通過刀具在線補償系統，與數控刀具磨床實現在線連接；將實測值和設計值進行比較后，實時修正機床磨削參數，從而確保了復雜型面數控刀具的加工質量。 

          

      　　c.在線在機測量技術 

         

      　　在線在機測量技術以及工位量儀、主動量儀是大批量生產時保證加工質量的重要手段。 

          

      　　計量型儀器進入生產現場、融入生產線，監控生產過程。對儀器的高可靠性、高效率、高精度以及質量統計功能、故障診斷功能提出了新的要求，而近年來開發的各種在線在機測量儀器滿足了這些要求。 

          

      　　如美國Brown & Sharp公司的Bravo-NT三坐標測量機可在汽車生產線上對車身尺寸實施在線測量并充分滿足汽車生產線對測量節拍、測量精度和測量可靠性的要求。 

          　

      　　德國Kopp公司磨齒機的機載齒輪測量裝置集測量系統和機床于一體，可在工件試磨后馬上進行在機檢測，測量信息處理后能反饋至機床，及時修正加工參數。 

          

      　　d.大尺寸、復雜幾何型面輪廓測量技術及儀器、反求工程測量技術及儀器的發展 

          　

      　　Poli、Fardarm公司的多關節式坐標測量機，采用了高精度光柵和內置平衡系統，且帶有溫度補償，精度可達±0.025mm/1.2m球；加拿大EAGLE精密技術公司的EPT TMS-100彎管測量系統，具有接觸式和紅外非接觸式兩種測頭，以及與數控彎管機全兼容的零件庫和誤差校正信息庫，使測量大型零件，特別像航空發動機零件成為可能。 

          

      　　德國Leize公司的激光跟蹤測量儀，帶有紅外激光絕對長度測量（ADM）系統，可用于大尺寸復雜形面輪廓的測量。 

          

      　　e.激光測量技術和儀器 

          

      　　隨著激光測量技術的發展，納米分辨率激光干涉測量系統在超精測量和超精加工機床上得到廣泛應用。 

          

      　　英國Renishaw公司的激光干涉測量系統，配備了靈敏度和精度更高的溫度、氣壓、濕度傳感器和金牌EC10環境補償裝置，提高了測量精度，其穩頻精度可達±0.05ppm,線性測量精度±0.7ppm，分辨率可達1納米，是激光測量技術發展的典型代表。 

          

      　　德國SIOS的小型激光干涉儀系列產品，有微型平面干涉儀、激光干涉測頭等，可以和用戶多種測量系統結合，據稱特別適用于完成各種小尺寸范圍的納米測量任務。 

          

      　　美國光動（OPTODYNE）公司開發的激光向量測量技術，是一種采用對角線方向測量數控機床空間位置精度的新方法，能提高在機檢測數控機床的精度和檢測速度。 

          

      　　f.絕對式光柵尺 

          

      　　近年來，絕對式光柵尺的問世是數控機床位移測量技術的重大進步，絕對式光柵尺的應用，進一步提高了數控機床加工精度和加工效率。 

          

      　　在NC機床上，一直采用的位移測量裝置是增量式光柵尺，采用這種增量測量方式，首先要確定初始點，然后讀出從該點到所在位置的增量數來確定位置。因此，NC機床在開機后，每個軸需要進行位置移動去尋找參數點。而裝有絕對式光柵尺的NC機床，在通電開機后，能夠立刻重新獲得多個軸的絕對位置，就不需要移動軸去尋找參數點，這樣就可在NC機床各軸的中斷處繼續進行原來的加工程序。由此，減少NC機床的非生產時間。目前，Heidenhain和Fagor公司的絕對式光柵尺，最高速度可達120m/min，分辨率達0.1μm。 

          

      　　20.數控金屬成形加工 

          

      　　隨著數控機床的不斷發展，金屬復合成形的應用越來越廣，主要為沖壓與剪切相結合、沖壓與折彎相結合或者剪折沖三者相結合，而當今巳將激光加工手段也融合進來了。 

          

      　　例如，數控回轉頭壓力機采用高性能伺服驅動系統，大大提高了步沖次數與沖壓穩定性；智能型的夾鉗機構，最大限度地減小了沖裁死區；毛刷型工作臺保證了對板材的有限支撐，并保護板材表面不受劃傷。目前這類沖床的沖壓頻率在0.5mm步距時可達到1000次/min以上，軸向進給速度可達80-100m/min，合成速度可大于120～150m/min。數控板材折彎機和多邊折彎中心能實現多種折彎工件的工藝存儲與輪番生產，機床的工作臺甚至可以撓度自動補償，定位機構能保證板材的精確送進。這類機床一般都配備自動上下料裝置。著名生產商有SALVAGNINI、TRUMPF、BYSTRONIC、AMADA、BLM等。      		
            
      
            
      
              
            
      
          
      		
      
      
      
      
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