高速加工中心结构设计的发展和敏捷制造系统
数控技术的发展历程及发展趋势
数控技术的发展历程及发展趋势随着汽车、航空航天等工业轻合金材料的广泛应用，高速加工已成为制造技术的重要发展趋势。
高速加工具有缩短加工时间、提高加工精度和表面质量等优点，在模具制造等领域的应用也日益广泛。
机床的高速化需要新的数控系统、高速电主轴和高速伺服进给驱动，以及机床结构的优化和轻量化。
高速加工不仅是设备本身，而是机床、刀具、刀柄、夹具和数控编程技术，以及人员素质的集成。
高速化的最终目的是高效化，机床仅是实现高效的关键之一，绝非全部，生产效率和效益在"刀尖"上。
数控技术的发展历程及发展趋势如何？本文开门见山直接列举了数控技术的发展历程及未来的发展趋势。
数控技术的发展历程是什么1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。
由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。
1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。
1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。
1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。
60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。
1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。
20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。
打造敏捷高效高质量的生产制造系统
Confidential
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Case Study:
“ …the programmer can see errors and correct them, versus having an operatorcrash a three-quarter-of-a-million-dollar machine. “
4. 程序转换
一键完成程序不同 机器之间快速转换
6. DNC/机床监控
Confidential
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航空案例:原加工时间：36 hrs.；优化后：32 hrs. (11%)优化：加工优化（进给速度和路径） 年产量：70
医疗案例:原加工时间：35’；优化后：33’ (6%) 优化：加工优化（进给速度和路径） 年产量： 24,000
在 机 超 声 波 厚 度 检 测
刀具状态检测及监控预警自动精确测量刀具并更新到刀具参数列表加工前的找正和分中，加工过程中的关键特征检测，确保过程质量可控
36 |
IMC智能刀补解决方案
智慧质量助力智能制造解决方案案例
IMC
闭环生产及检测单元，无缝的数据流，包含 自动化加工和质量反馈回路的所有参数；自动采集质量数据信息，并根据标准数据格 式（AQDEF）输出；可利用在机测头监控加工过程，并确定是否 需要过程调整来保证生产质量水平；实时在线安全地监控加工质量，并实现整个 生产过程质量数据的可追溯性；自动反馈和调整加工过程的能力，强大的基 于统计学的刀补算法，保证持续高质量加工。
Leica Absolute Scanner LAS-XL
Absolute Arm with HP-L-20.8
先进制造技术的发展及体系结构
- - -先进制造技术的开展及体系构造目录摘要1关键词11 知识经济条件下制造业的开展11.1 制造系统的定义和涵11.2 制造业的开展21.3 制造业的变革及挑战22 先进制造技术的技术构成及特点22.1 先进制造技术的定义22.2 先进制造技术的技术构成22.3 先进制造技术的特点33 先进制造技术的分类34 先进制造技术在国外的开展34.1 兴旺国家制造业的开展34.2先进制造技术在我国的开展45 先进制造技术的开展趋势及技术前沿45.1 先进制造技术的开展趋势45.2 先进制造技术的技术前沿46总结5参考文献5先进制造技术的开展及体系构造摘要：介绍了什么是先进制造技术，阐述了在当今社会条件下先进制造技术的重要作用，综述了国外先进制造技术的开展，讨论了先进制造技术的涵、特点、体系构造及分类，指出我国先进制造技术的优先开展方向。
关键词：制造业；制造系统；先进制造技术1 知识经济条件下制造业的开展1.1 制造系统的定义和涵制造系统是制造业的根本组成实体。
制造过程及其涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变成产品的有机整体，称为制造系统。
制造系统从构造、功能、过程三个方面又有各自不同的定义。
制造技术是完成制造活动所需的一切手段的总和。
1.2 制造业的开展在知识经济条件下，制造业正在发生质的飞跃，制造业成为参与市场竞争的主体，是国民经济的支柱产业。
知识经济对制造工业的影响表现在对产品和消费观念的改变，产品设计和制造过程的数字化和智能化，以及经营和制造活动的全球化等。
越来越多的人认识到一个没有工业根底和制造业的城市是没有根基的城市。
1.3 制造业的变革及挑战科学技术的开展和市场需求的不断变化，促进制造业生产规模沿着"小批量"少品种大批量"多品种变批量〞方向开展，资源配置沿着"劳动密集-设备密集-信息密集-知识密集〞的方向开展，生产方式沿着"手工-机械化-刚性流水自动化-柔性自动化-智能自动化〞方向开展。
数控加工中心原理和的介绍
刀具路径规划原理
刀具路径规划是根据零件的形状 和加工要求，确定刀具在加工过
程中的运动轨迹。
它涉及到如何选择合适的加工参 数、如何避免干涉和碰撞、如何
提高加工效率和精度等问题。
常用的刀具路径规划算法有直线 插补、圆弧插补、螺旋线插补等。
加工程序的编写与调试
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加工程序是数控加工中 心进行加工的指导文件 ，包含了加工的工艺参 数、刀具路径、加工顺
序等信息。
加工程序的编写需要具 备一定的编程基础和机 械加工知识，熟悉常用
的编程指令和格式。
加工程序调试是加工前 的必要步骤，通过模拟 仿真软件检查程序的正 确性和可行性，避免实
际加工中的错误。
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工作台故障
工作台在运行过程中如出现定位不准、移动不灵活等问题，可能是导轨
润滑不良或传动系统故障，需定期清洁和润滑导轨，检查传动系统是否
正常。
定期检查与精度调整
定期检查
根据设备维护要求，定期对数控加工中心的各部位进行检查，确保设备无潜在 故障。
精度调整
随着设备的长时间运行，各部件可能会出现磨损或松动，影响设备的加工精度， 因此需定期对设备进行精度调整，以确保加工零件的质量和精度要求。
工作台与夹具
工作台是用来安装和固定被加 工零件的装置。
夹具是用来对零件进行定位和 夹紧的装置，以确保加工过程 中零件的位置精度和稳定性。
工作台和夹具的设计对于提高 加工效率和加工精度具有重要 意义，需要根据不同零件的特 点进行合理设计。
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数控加工中心的控制系统
CNC控制器
敏捷制造(制造系统工程)
（2）敏捷性管理
基于工作组的工作→按群决策原则组织的工作 组方式进行产品设计开发制造和各经营环节的 活动。 企业经营过程重组：合理流程→不良环节→流 程控制→重新设置组织结构→消除不增值的中 间层 企络系统及相应的分布式 数据库管理系统，实现企业全面信息集成。
敏捷制造模式的组成
模 式 组 成
产品
管理
员工
技术
1、顾客满意的产品
经营的目标
2、敏捷性管理
敏捷性经营 敏捷性管理
（1）敏捷性经营
经营战略→正确定位本企业的市场坐标位置， 制定本企业经营发展战略规划。 市场快速响应 →研究市场动态，适应市场快 速变化，敏捷地抓住每个机遇。 虚拟企业→对有互补优势的几家竞争对手实行 联合，采取动态多方合作方式，组成虚拟企业。 动态企业的成员是随市场机遇的变化而动态重 组的。
敏捷性
企业用计算机网络与全球生产系统、市场、 竞争者连接起来，是高质量、高性能，低成本， 顾客设定产品配置等用户需求驱动的形势下所 表现出来的一种能力。
敏捷制造企业 敏捷制造企业是能够快速组合其技术、员 工．管理来响应市场的变化，能敏捷地重构其 操作，流程、经营关系．用及时提供使顾客满 意的优质低价产品和服务而赢得市场竞争的企 业。
P是经营活动的目标，是占领市场、赢得竞争 发展的武器 E是指具有专业知识和技能的企业员工，是发 展创新．开发出新产品的核心要素； T是指支持企业能以极短的周期开发出使顾客 满意的新产品的设计及制造技术； M是指能快速响应市场变化，基于工作组的工 作方式组织产品研制和生产的经营管理方式。
2、研究敏捷制造模式，促进我国 企业的转变，将对我国能否在21 世纪建成强大的社会主义国家， 赢得市场竞争中应有的地位具有 重要意义。
浅谈数控技术的发展现状及趋势(1)
浅谈数控技术的发展现状及趋势摘要：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。
数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。
它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。
关键字：数控技术现状趋势一、国内外数控技术的发展现状随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。
在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。
目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。
在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。
长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。
加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。
CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。
在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。
(完整word)五轴高速加工中心的发展新动向
五轴高速加工中心的发展新动向近十多年来，由于刀具、驱动、控制和机床等技术的不断进步，高速加工和高效加工，特别是高速硬铣已在模具制造业中得到了广泛应用和推广，传统的电火花加工在很多场合已被高速硬铣所替代。
通过高速硬铣对一次装夹下的模具坯件进行综合加工，不仅大大提高了模具的加工精度和表面质量，大幅度减少了加工时间，而且简化了生产工艺流程，从而显著缩短了模具的制造周期，降低了模具生产成本。
高速加工中心不断提高的工作性能是模具制造业得以高效和高精度加工模具的重要前提。
近年来，在驱动技术的推动下，涌现出结构创新、性能优良的众多不同类型的高速加工中心。
90年代中后期出现的三轴高速加工中心(如瑞士Mikron公司在1996年末推出的HSM700型高速加工中心)现已发展到五轴高速加工中心。
在驱动方式上，已从直线运动(X/Y/Z轴)的伺服电机和滚珠丝杠驱动发展到目前的直线电机驱动，回转运动(A和C轴)采用了直接驱动的转矩电机，有的公司并通过直线电机和转矩电机使加工中心发展成全采用直接驱动的五轴加工中心。
显著提高了加工中心的行程速度、动态性能和定位精度。
高速加工中心的结构特点及优点用于模具加工的高速加工中心，一个普遍的结构特点是采用龙门式框架结构，以此增强机床刚性，且便于充分利用加工区的空间。
机床床身的材料则多数采用了聚合物混凝土，由于这种材料具有较好的阻尼性能和较低的热传导率，故有利于提高模具的加工精度。
目前，根据坐标轴的配置，五轴加工中心基本上可分为两种结构型式。
一种是，三个直线轴(X/Y/Z)用于刀具运动和两个附加旋转轴(A和C)用于工件的回转和摆动的结构型式。
这种类型的高速加工中心,如德国R?der公司的RXP500DS/RXP800DS，德国Alzmetall公司的 GS1000/5-T，瑞士Mikro的HSM400U/HSM600U和称之为超高速加工中心的XSM400U/XSM600U，以及德国Hermle 的C30U/C40U/C50U等。
高精度数控加工机床的设计与开发
高精度数控加工机床的设计与开发一、引言高精度数控加工机床作为现代制造业的关键生产设备，其精度、速度、效率和稳定性对产品质量和生产成本都有着重要的影响。
本文将详细介绍高精度数控加工机床的设计与开发。
二、机床结构设计高精度数控加工机床的结构设计需要考虑多个因素，包括机床的刚度、稳定性、传动方式和工作台等。
其中，机床的刚度是影响机床精度和稳定性的重要因素。
为了提高机床刚度，可采用箱式结构、大直径滚珠丝杠、全闭环伺服控制系统等手段。
此外，机床的传动方式也十分关键，可采用精密齿轮传动、齿轮齿条传动或直接驱动等方式。
三、主轴系统设计高精度数控加工机床的主轴系统是关键的加工部件。
具有较大的承载能力、刚度、精度和稳定性的主轴系统可以提高机床的加工精度和效率。
主轴系统一般由主轴、轴承、磨合套和刀库等部分组成。
为提高主轴系统的精度和稳定性，可以采用预紧角接触式轴承、陶瓷轴承、高速密封系统和动态平衡等措施。
四、数控系统设计高精度数控加工机床的数控系统是机床的“大脑”，负责实现加工过程中的各种功能，如刀具补偿、轴向控制、工件定位等。
数控系统的精度和稳定性直接影响机床的加工精度和效率。
目前，常见的数控系统包括FANUC、SIEMENS、MITSUBISHI等。
这些系统具有高速、高精度、强大的控制功能和完善的故障诊断与保护系统。
五、附加装置设计高精度数控加工机床的附加装置包括切削冷却液系统、气动系统、润滑系统和环境控制等。
这些装置对机床的加工质量和寿命都有着重要的影响。
例如，切削冷却液系统可以减少加工过程中的热变形和刀具磨损，提高加工精度和效率；气动系统可以实现快速移动和定位；润滑系统可以减少零部件磨损和寿命降低；环境控制可以消除加工中的温度变化和振动影响。
六、结论高精度数控加工机床的设计与开发需要综合考虑机床结构、主轴系统、数控系统和附加装置等多个方面。
只有整体考虑和优化这些因素，才能实现机床高精度、高效率、高稳定性的加工要求，适应现代制造业的生产需求。
高速加工的发展趋势
高速加工的发展趋势
高速加工技术的发展趋势主要包括以下几个方面：
1. 高速切削工艺：随着材料科学和刀具技术的不断进步，高速切削工艺的应用正在不断扩大。
高速切削工艺能够增加切削切削速度和加工效率，减少切削力和切削热量，提高切削质量和表面光洁度。
2. 高速加工中心的发展：高速加工中心是高速加工的核心设备。
未来，高速加工中心将越来越智能化，加工速度和精度将得到进一步提高。
同时，高速加工中心将根据不同的加工要求，提供更加灵活的刀具和夹具系统，以满足不同加工任务的需求。
3. 多轴加工技术的应用：多轴加工技术可以同时进行多个方向上的切削，使得曲面加工更加容易和精确。
未来，多轴加工技术将广泛应用于高速加工领域，提高加工效率和加工精度。
4. 先进的刀具材料和涂层技术：刀具是高速加工的关键因素之一。
未来，刀具材料将更加耐磨耐热，刀具涂层技术将更加先进，以满足高速切削的需求。
5. 智能化制造技术的应用：高速加工将与智能化制造技术相结合，实现工艺参数的自动优化和实时监控。
未来，高速加工设备将具有自动化、智能化和可持续发展的特点，提高生产效率和产品质量。
总体来说，高速加工的发展趋势是向着高效、智能和精准的方向发展，以满足不断变化的制造需求。
中国数控机床行业市场调研报告
2011-2015年中国数控机床行业市场调研与投资战略咨询报告为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求，数控未来仍然继续向开放式、基于PC的第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向发展。
机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。
超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。
由于数控机床不断采纳科学技术发展中的各种新技术，使得其功能日趋完善，数控技术在机械加工中的地位也显得越来越重要，数控机床的广泛应用是现代制造业发展的必然趋势。
中国报告网发布的《2011-2015年中国数控机床行业市场调研与投资战略咨询报告》共十二章。
首先介绍了数控机床相关概述、国际运营局势等，接着分析了中国数控机床行业运营的现状，然后具体介绍了中国数控机床市场营运态势、市场运营格局。
随后，报告对中国数控机床产业做了重点企业经营状况分析，最后分析了中国数控机床产业的发展前景与投资预测。
您若想对数控机床产业有个系统的了解或者想投资数控机床行业，本报告是您不可或缺的重要工具。
第一章数控机床相关概述第一节数控机床的概念及相关介绍一、数控机床的定义二、数控机床的构成三、数控机床的主要特点及适用加工范围第二节数控机床的分类一、按加工工艺方法分类二、按运动方式分类三、按控制方式分类四、按工艺用途分类五、按联动轴数分类第三节数控机床的发展历程、特征及其发展意义一、数控机床的四个发展阶段二、现代数控机床的特征三、数控机床行业发展的战略意义第四节机床数控化改造情况一、从微宏观上看机床数控化改造的必要性二、机床及生产线数控化改造的市场发展状况三、机床数控化改造的内容及优缺点四、机床数控化改造实施的方法第二章2010年国际数控机床行业营运局势分析第一节2010年国际数控机床行业发展概况一、数控机床基本情况二、国际数控机床发展形势浅析三、数控机床的主要技术特点与发展条件四、多轴联动数控系统成为全球数控机床的技术制高点五、世界数控机床发展潮流第二节日本一、日本数控机床行业发展状况简析二、日本数控机床订单及销售概况三、近年来日本数控磨床生产销售简况四、日本数控机床产业发展的经验第三节德国一、德国机床行业发展状况简析二、德国数控机床行业发展的特点及经验三、德国机床数控化改造工作呈现五大特点第四节美国一、美国数控机床行业发展的特征二、美国哈斯堪称全球数控机床企业杰出代表三、美国CNC数控机床市场发展趋势分析第三章2010年中国数控机床行业运营态势分析第一节2010年中国数控机床发展概况一、中国数控机床产业发展成就二、中国数控机床专利体系在快速形成三、中国数控机床业发展进入成熟期四、国产数控机床结构调整产业升级取得积极进展五、我国数控机床行业加快打造产业集群发展第二节2010年中国数控机床行业发展动态一、中国重型数控机床产品创新情况二、汽车与航空制造业为数控机床发展提供新机遇三、数控机床企业推进产品结构调整四、国产数控机床成消费主流第三节2010年中国部分地区数控机床发展状况一、辽宁铁岭数控机床产业发展现状二、北京数控机床产业基地分析三、江苏泰州数控电火花机床产业集群效应凸显四、泰州市海陵区数控机床产业发展现状五、武汉数控机床产业中长期规划出台六、云南玉溪市积极推动数控机床行业发展第四节2010年中国中高档数控机床市场运营分析一、中国中高档数控机床快速发展二、高档数控机床国产化分析三、国内高档数控机床成行业发展软肋四、中国生产中高档数控机床的五大难题五、中国亟需开发的几类中高档数控机床六、高档数控机床产学研联合发展之路七、发展高端数控机床成机床业升级必经之路第五节2010年中国数控机床功能部件发展分析一、数控机床功能部件的基本特点二、数控机床新型功能部件发展特点三、中国数控机床功能部件发展状况四、中国数控机床功能部件发展的重要性五、中国数据机床功能部件发展的策略及措施六、中国数控机床功能部件的研发与创新七、中国数控机床功能部件发展重点应明确第六节2010年中国数控机床行业自主创新发展分析一、自主创新成中国数控机床发展的唯一出路二、自主创新推进中国数控机床行业快速发展三、自主创新让中国数控机床装备上“中国芯”四、数控机床自主创新从产业层面进行突围第七节2010年中国数控机床行业存在的问题分析一、我国数控机床产业面临的三大忧患二、中国数控机床产业发展存在的问题三、我国数控机床产业化发展面临的挑战四、国内数控机床使用率较低的原因浅析五、中国数控机床亟待开发高端数控系统六、电主轴国产化率低成数控机床发展难题第八节2010年中国数控机床行业发展策略分析一、中国数控机床产业化发展对策二、中国数据机床应当加强八个方面的研究和发展工作三、中国数控机床行业制造与使用部门要在三个层次上加强合作四、推动我国数控机床制造业发展的政策建议五、中国数控机床行业发展要走中国特色之路六、我国数控机床业发展的新路径七、数控机床行业发展的重点是提升可靠性第四章2008-2010年中国数控金属切削机床产量统计分析第一节2008年中国数控金属切削机床产量数据分析一、2008年全国数控金属切削机床产量数据分析二、2008年数控金属切削机床重点省市数据分析第二节2009年中国数控金属切削机床产量数据分析一、2009年全国数控金属切削机床产量数据分析二、2009年数控金属切削机床重点省市数据分析第三节2010年中国数控金属切削机床产量数据分析一、2010年全国数控金属切削机床产量数据分析二、2010年数控金属切削机床重点省市数据分析第五章2008-2010年中国数控金属成形机床产量统计分析第一节2008年中国数控金属成形机床产量数据分析一、2008年全国数控金属成形机床产量数据分析二、2008年数控金属成形机床重点省市数据分析第二节2009年中国数控金属成形机床产量数据分析一、2009年全国数控金属成形机床产量数据分析二、2009年数控金属成形机床重点省市数据分析第三节2010年中国数控金属成形机床产量数据分析一、2010年全国数控金属成形机床产量数据分析二、2010年数控金属成形机床重点省市数据分析第六章2010年中国数控机床市场营运态势分析第一节2010年中国数控机床市场发展概况一、国产数控机床市场发展状况二、国内数控机床市场发展综述三、我国中高端数控机床市场发展形势分析第二节2010年中国数控机床市场需求情况分析一、十大行业对数控机床的需求简述二、我国数控机床市场需求旺盛三、普及型数控机床成市场需求主流四、我国经济型数控机床市场需求形势分析第三节2010年中国数控机床市场销售模式分析一、国内数控机床企业常用销售运作模式二、中国数控机床企业销售模式运作的优劣势三、中国数控机床企业销售模式运作的困惑四、中国数控机床企业销售模式发展方向第四节2010年中国数控机床市场存在问题及发展策略分析一、国产数控机床市场占有率较低二、国产高档数控机床应着力开拓国内市场三、数控机床营销策略四、国产数控机床业的市场培育策略解析第七章2010年中国加工中心市场运营格局分析第一节2010年国际加工中心的发展现况分析一、近年世界加工中心产销状况二、五轴高速加工中心的发展状况分析三、高速加工中心结构设计的发展和敏捷制造系统第二节2010年中国加工中心运行形势分析一、中国加工中心发展回顾二、中国加工中心产销状况三、国产五轴加工中心发展迅猛四、中国龙门加工中心和数控龙门镗铣床发展状况分析第三节2009-2010年中国加工中心需求状况分析一、2009年第一季度加工中心市场需求态势二、2009年第二季度加工中心市场需求状况透析三、2009年第三季度加工中心市场交易情况四、2009年第四季度加工中心市场交易情况五、2010年第一季度加工中心市场需求现状第四节2010年中国加工中心行业存在的差距及发展措施一、国产加工中心与国外水平存在的差距二、提升国产加工中心市场竞争力的对策三、中国加工中心进口存在的问题及建议第五节2011-2015年中国加工中心发展前景趋势展望分析一、世界加工中心的技术发展趋势二、立、卧式加工中心发展趋势三、加工中心机主轴的发展趋势第八章2010年中国其他数控机床市场态势分析第一节数控车床一、中国数控车床市场发展状况回顾二、数控车床发展的五趋向解析三、中国主轴全自动控制数控车床研制四、数控车床设备招标行情分析五、中国数控车床发展建议第二节数控磨床一、国外数控平面磨床及主要数控系统发展情况二、中国数控平面磨床产业化分析三、2010年中国成功研制四轴数控精密磨床四、数控工具磨床的数控系统改造研究五、中国数控立式复合磨床的发展综述第三节其他数控机床一、国际数控卧式镗铣床与落地式铣镗床的发展情况二、中国数控锻压机床发展状况分析三、超大型数控钻床在管板加工中的应用第九章2010年中国数控机床技术研究进展分析第一节2010年中国数控机床技术发展概况一、数控机床技术发展情况二、数控机床技术发展与创新三、数控技术发展特点分析四、中国数控机床技术发展经济特征及构想五、智能数控机床的发展情况六、高速数控机床控制技术发展情况七、数控机床电主轴所融合的技术八、齿轮加工数控系统结构分析第二节2010年中国数控机床技术进展分析一、国产数控机床关键技术取得突破二、国内数控机床产业科研攻关获得较大成果三、国产数控机床首次用国产数控系统通过验收四、中国高档数控系统基础技术取得新突破第三节2010年中国数控机床伺服系统发展情况一、数控机床伺服系统的分类二、国内外数控机床伺服驱动技术发展情况三、数控机床中不同种类伺服系统发展状况分析第四节2010年中国数控机床各种技术的应用分析一、数控机床进给传动装置部件的应用情况分析二、虚拟数控机床技术介绍及应用情况三、自动上下料系统在数控机床中的应用四、自适应控制系统在数控机床上的应用五、数控机床中直线电机进给驱动的应用情况六、PLC在数控系统点位控制功能中的应用情况七、数控机床测量中激光干涉仪的应用发展情况分析第五节2010年中国数控机床的信息化分析一、数控机床迈向信息化时代二、经济型数控机床的网络通讯和控制技术研究三、中国数控机床信息化技术存在的不足四、未来数控机床信息化的发展方向第十章2010年中国数控机床产业优势企业竞争力分析第一节沈阳机床一、公司简介二、沈阳机床经营状况分析三、沈阳机床成功攻克数控系统核心技术四、沈阳机床联手西门子共同研究开发新型数控系统五、沈阳机床发展目标及战略第二节秦川发展一、公司简介二、秦川发展经营状况分析三、秦川发展高端市场运营特点第三节青海华鼎一、公司简介二、青海华鼎经营状况分析三、青海华鼎竞争力分析第四节昆明机床一、公司简介二、昆机已成我国大型精密数控机床重要生产基地三、昆明机床经营状况分析第五节华东数控一、公司简介二、华东数控经营状况分析三、华东数控发展空间广阔第十一章2010年中国数控机床的应用领域分析第一节汽车零部件行业一、我国汽车零部件行业发展综况二、我国汽车零部件出口状况三、国内汽车零部件行业区域发展分析四、中国数控机床在汽车零部件制造中的应用及发展对策五、2010年我国汽车零部件行业面临多重挑战六、中国汽车零部件产业发展趋势第二节船舶工业一、国产数控机床为国内船舶制造提供保障二、深入探讨机床和船舶工业的互助发展三、国内船舶行业发展面临压力四、我国船舶工业发展的政策建议第三节航空航天产业一、国际航空行业兼并重组趋势明显二、中国航空产业的崛起历程三、中国航空产业对数控机床的需求分析四、大飞机项目将带动我国高端数控机床发展第四节电子信息产业一、我国电子信息产业发展综况二、电子信息产业对数控机床的要求分析三、我国电子信息产业发展的政策措施四、2009-2011年我国电子信息行业规划第十二章2011-2015年中国数控机床发展前景与投资预测分析第一节2011-2015年中国机床行业总体前景展望分析一、未来几年中国机床行业有望延续快速增长态势二、我国机床市场前景分析三、中国机床行业未来发展趋势分析四、未来几年机床行业的研发新趋向第二节2011-2015年中国数控机床行业前景趋势分析一、2011-2015年中国数控机床行业预测分析二、数控机床行业的发展方向分析三、未来数控机床各类附件的发展趋势四、未来几年数控机床的主要创新领域五、高端数控机床发展前景乐观第三节2011-2015年中国数控机床行业投资机遇分析一、中国数控机床产业将迎接15年的黄金发展期二、我国数控机床技术研发获中央资金支持三、国产数控机床在军工领域应用迎来发展良机四、中国数控机床行业投资风险及控制分析第四节2010-2015年中国数控机床行业投资机会分析第五节2010-2015年中国数控机床行业投资风险分析第六节中国数控机床行业发展建议及投资策略分析图表目录：（部分）图表：数控机床组成示意图图表：西门子一款数控系统操作面板实物图图表：数控装置框图图表：数控机床的测量装置框图图表：机械手中的控制电机与测量装置图表：点位控制钻孔加工示意图图表：点位直线控制切削加工示意图图表：轮廓控制数控机床加工示意图图表：典型开环数控系统示意图图表：半闭环数控系统示意图图表：全闭环数控系统示意图图表：开环补偿型控制框图图表：用网络解码器检查机床运动轨迹精度图表：用加速度和声音传感器监控机床工作图表：车削加工中心的三维实体模型图表：车削加工中心的模块化图表：完整加工的案例图表：高频电主轴的结构图表：西门子公司生产的1FN1系列三相交流永磁式同步直线电动机的外观图表：采用直线电动机的立式加工中心内部结构图表：电滚珠丝杆的内部结构图表：采用电滚珠丝杆的机床图表：国产数控机床与汽车制造业对数控制造装备在效率和精度方面需求的差距比较图表：超精密球面加工机床及工件图表：部分国家和地区加工中心生产及所占比重情况图表：不同速度和加速度的加工中心之移动距离与时间的关系图表：电主轴启动及停止时间图表：以不同速度和加速度移动的几种加工中心所用时间与距离曲线图表：以加工某种零件为例，速度和加速度不同的加工中心所需节拍时间对比图表：卧式高速加工中心的“箱中箱”式结构图表：立柱移动式结构向箱中箱式结构转变示意图表：敏捷制造系统典型布局示意图表：敏捷制造系统与柔性制造系统的比较图表：加工四、六缸体的敏捷制造系统图表：中国加工中心的生产和进口数量图表：2008年数控车床产品质量国家监督抽查部分质量较好的产品及其企业名单图表：2008年数控车床产品质量国家监督抽查质量较差的产品及其企业名单图表：经过改造后的数控系统硬件结构图表：经过改造后的数控系统软件结构图表：刀具数控磨削自动编程软件结构图表：从德国WALTER公司引进的HELITRONIC 30 NC数控工具磨床图表：国产HIQ-3048型300千牛数控转塔冲床图表：国产PS31250型数控冲剪复合加工机图表：山东法因数控机械有限公司PD7045型上位机软件的主窗口示意图图表：图形显示窗口示意图图表：程序处理窗口示意图图表：PC和CNC之间的通讯软件WINDNC窗口示意图图表：实时监控窗口示意图图表：智能闭环加工模型图表：伺服系统的结构图表：虚拟数控机床体系结构图表：数控车床的自动上下料系统图表：数控车床头部中心架图表：多气缸驱动长棒料示意图图表：根据切削状况变化实时调节刀具进给率图表：直线电机直接传动结构的一种示例图表：直线电机驱动的国产机床部分典型产品图表：VS1250型直线电机驱动的加工中心图表：网络系统构成示意图图表：数据接收（收发）器基本原理图图表：基于PC的ITNC530系统图表：FANUC CNC单元与伺服单元和I/O的连接图表：HEIDENHAIN以ENDAE2.2协议连接编码器和伺服驱动图表：FANUC16I/18I/21I/30I系列CNC的网络接口图表：FANUC CNC的网络监控、维护与管理图表：HRV4可获取更高的转速和更小的电流图表：HRV4更小的温升图表：反向间隙加速功能图表：MPC功能图表：不同分辨率下的脉动扭矩图表：沈阳机床股份有限公司主要经济指标走势图图表：沈阳机床股份有限公司经营收入走势图图表：沈阳机床股份有限公司盈利指标走势图图表：沈阳机床股份有限公司负债情况图图表：沈阳机床股份有限公司负债指标走势图图表：沈阳机床股份有限公司运营能力指标走势图图表：沈阳机床股份有限公司成长能力指标走势图图表：青海华鼎实业股份有限公司主要经济指标走势图图表：青海华鼎实业股份有限公司经营收入走势图图表：青海华鼎实业股份有限公司盈利指标走势图图表：青海华鼎实业股份有限公司负债情况图图表：青海华鼎实业股份有限公司负债指标走势图图表：青海华鼎实业股份有限公司运营能力指标走势图图表：青海华鼎实业股份有限公司成长能力指标走势图图表：陕西秦川机械发展股份有限公司主要经济指标走势图图表：陕西秦川机械发展股份有限公司经营收入走势图图表：陕西秦川机械发展股份有限公司盈利指标走势图图表：陕西秦川机械发展股份有限公司负债情况图图表：陕西秦川机械发展股份有限公司负债指标走势图图表：陕西秦川机械发展股份有限公司运营能力指标走势图图表：陕西秦川机械发展股份有限公司成长能力指标走势图图表：沈机集团昆明机床股份有限公司主要经济指标走势图图表：沈机集团昆明机床股份有限公司经营收入走势图图表：沈机集团昆明机床股份有限公司盈利指标走势图图表：沈机集团昆明机床股份有限公司负债情况图图表：沈机集团昆明机床股份有限公司负债指标走势图图表：沈机集团昆明机床股份有限公司运营能力指标走势图图表：沈机集团昆明机床股份有限公司成长能力指标走势图图表：威海华东数控股份有限公司主要经济指标走势图图表：威海华东数控股份有限公司经营收入走势图图表：威海华东数控股份有限公司盈利指标走势图图表：威海华东数控股份有限公司负债情况图图表：威海华东数控股份有限公司负债指标走势图图表：威海华东数控股份有限公司运营能力指标走势图图表：威海华东数控股份有限公司成长能力指标走势图中国报告网发布的《2011-2015年中国数控机床行业市场调研与投资战略咨询报告》共十二章。
化工过程机械敏捷制造系统
化工过程机械敏捷制造系统翟俊霞朱建江涂善东(南京工业大学) (南京航空航天大学) (南京工业大学)江苏省科委国际合作项目(ＤＳ2000726)。
翟俊霞,女,1970年11月生,博士研究生。
江苏省南京市,210009。
摘要在深入分析化工过程机械制造企业的产销特性和制造流程特性的基础上,分析得到了化工过程机械敏捷制造系统的框架,并就“敏捷供需链”、“产品数据管理”和“制造执行系统”等3个子系统具体论述了如何提高企业的“敏捷性”。
关键词化工过程机械敏捷制造敏捷供需链产品数据管理制造执行系统敏捷性是指企业在不断变化、不可预测的经营环境中善于应变的能力,它是制造企业在激烈竞争的市场中生存和发展能力的综合表现。
敏捷制造的基本特征[1,2]是采用标准化和专业化的计算机网络,使用统一或可互操作的电子数据接口规范(ＥＤＩ)实现企业内部和结盟企业间的信息集成和信息共享,并在此基础上,从产品研发、产品制造、产品相关料品和成品的供应销售等几方面对企业内部和各结盟企业的制造资源(人员、设备、物料、技术等)进行合理、优化的调度配置,从而使企业以最小的成本消耗来实现产品的快速上市,以满足用户个性化的需求,赢得市场竞争。
目前,以敏捷制造为代表的敏捷性问题的研究成为国内外制造业研究的热点。
然而由于化工过程机械自身的设计、制造特点以及化工过程机械制造企业本身的管理特点,目前对于化工过程机械敏捷制造系统的研究还仅仅局限于制造系统的某个方面,而缺乏整个制造系统全局的优化。
比如,设备管理仅仅管理企业中的设备及相关成本,进销存系统仅仅管理企业内部的营销库存,ＣＡＤ/ＣＡＭＣＡＰＰ系统又极少采用“并行工程(ＣＥ—ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｃｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ)”的思想,而且这些局部的信息系统的运行平台(操作系统和数据库ＤＢＭＳ)和数据结构有很大差异,属于信息“孤岛”,信息集成度低。
为此,本文分析了化工过程机械制造的特点,探讨化工过程机械敏捷制造系统的框架,并就“敏捷供需链(ＡＳＣＭ—ａｇｉｌｅｓｕｐｐｌｙｃｈａｉｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔ)”、“产品数据管理(ＰＤＭ—ｐｒｏｄｕｃｔｄａｔａｍａｎａｇｅｍｅｎｔ)”及“制造执行系统(ＭＥＳ—ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｅｘｅｃｕｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍ)”等3个子系统具体论述了如何提高企业的“敏捷性”。
高速加工中心和敏感制造系统的结构发展及设计——大连机床集团在汽车制造领域显优势
工 中心 的水 平 。高 速加 工 中心结 构上 的发展 也越 来越 清晰 ，虽然各 有特 点 ，但
占主流 的还 是那 么几种形 式 。在首届 中国国际汽 车发 动机工 艺与设 备研讨 会暨 第 十二 届全 国汽车 发动机 工艺 与设备 研讨会 上 ．大连机 床集 团有 限公司 宋鸿升 先生针 对适应 精 密汽 车零 部件 、各类缸 体 、缸 盖 、连 杆等 量产零 部件加 工 的要
缸 以下各类缸体 、缸盖 、连 杆等量产零部件 加工 生产 ５ ５ ． 万个缸体 和缸盖 。全线采 用 ４ ３台 Ｈ Ｓ ３ Ｄ ６ ０型 Ｉ Ｄ系列准高速型 加工 中心 。其 中Ｈ Ｓ ３ Ｄ ６ ０高速 加 高速加工 中心 ，采用 ９条桁 架机 械手，８台液压 助力 心 实现 了主轴最高转速 １ ０ ０转 、主轴扭矩 ３ ６ 机械手 ，１ ０ ２ ０ ８台专机 和 比较完整 的辅机 ，配合全 自动 Ｓ Ｋ Ａ１ 刀柄 、Ｘ轴 行程 １０ 、Ｙ轴行程 ７ ０ 物流系统 ，和全线 的全 自动排 屑 ，是一条 国内制造的 Ｈ－ ∞ ００ ５、
墨 报 专道 题
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高速加工中心和敏感制造系统的
结构发展及设计
大连 机 床 集团在 汽车 制造 领域 显优势
■ 文 ／本 刊记者 郭彬
去年 欧洲机 床展是 高速 加工 中心 走 向成 熟 的一个里 程碑 。参展 的高速加 工 中心 很 多 ，几乎 大 多数厂家 的展 品 中都 有高 速加 工中心 ，这说 明两个 问题 ：第
５ 量居全 国第一位 。建厂 ５ ０多年来 ，先后 为我 国 节省 下来 的 费用 平衡 一部 分 ，因此 总 的造价 完全 可 ： 摩托 车 、机 械制造 、轻工家 电、航 空航 天 、采 能是可 以接 受的 ，另外 还得到了全 自动的高性能 。另
敏捷制造系统的基础研究
敏捷制造系统的基础研究敏捷制造系统（Agile Manufacturing System，AMS）是一种区别于传统大批量制造的生产方式，它在实现高质量、高效率、低成本方面有着独特的优势。
AMS的核心思想是将设备、人员和信息进行集成，以满足客户需求的变化和短周期、低成本、高质量、小批量的生产。
为了实现AMS，需要进行基础研究，下面将针对AMS的基础研究内容进行讨论。
1. AMS的框架研究AMS的实现需要根据特定的工业环境构建框架，在此之前需要进行深入研究，通过各种技术手段将AMS的构建步骤和实现方式连接起来。
AMS的框架可以分为五个层次：控制层、运营层、规划层、设计层和服务层。
在框架的研究中，需要重点关注这些层次的架构、功能和服务内容，以确保AMS的系统化、规范化和实用性。
AMS的核心在于设备的集成，需要进行深入的设备研究，包括设备的规划、设计、制造和监控等方面。
在实现AMS的过程中，设备集成需要考虑到设备互联网的应用、设备集成工具的研发、设备控制和调度、设备升级和维护等要点。
此外，还需要研究设备智能化、软件化、电子化和模块化的实现方式，以满足AMS的高效生产需求。
AMS的人员集成需要考虑到人员的能力和对AMS生产系统的掌握程度，包括从设备操作员到生产管理人员的不同角色。
人员集成的要点包括AMS的培训、支持和管理机制，以及AMS生产环境下人员的工作流程、信息传递和协作方式等。
通过人员集成研究，可以提高AMS生产系统的生产效率和质量。
AMS需要借助信息化技术的集成和应用，从而实现实时的生产信息管理和控制。
在信息化研究中需要考虑到AMS生产系统的数据传输、存储、处理和分析，以及AMS的生产计划编制、执行和监控等方面。
信息化技术的成功应用可以帮助AMS实现生产过程的可视化、自动化和智能化，从而提高生产效率和质量。
AMS的实现需要通过不断优化和升级，提高AMS生产系统的执行能力。
通过AMS的执行能力研究，可以对AMS生产系统的执行流程、执行效率和执行精度进行评估和优化。
加快加工中心研发速度 助力发动机智能制造
60%，这种刚柔并济的生产线为奥威发动机的持续领航 奠定了基础，此后建设的生产线加工中心使用比例进 一步提升，电主轴、双主轴、MQL 微量润滑以及超硬刀 具等新技术得到应用，有力保证了奥威发动机的高质 量运行，也支撑了发动机事业部在国内柴油发动机行 业前三甲的地位。
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加快加工中心研发速度 助力发动机智能制造
文 史胜祥 一汽解放发动机事业部规划发展部副部长
更多精彩请扫描二相较于传统 专用机床，优势较为明显。首先，加工中心充分发挥 了主轴加速度 1 g 以上、主轴快进 50 m/min 以上的优势， 大大节省了辅助时间；其次，大功率主轴、HSK100A 刀 柄，可适应 CBN、陶瓷等超硬刀具的应用，降低了切 削时间 ；第三，部分加工中心根据切削工况采用了双 主轴，将切削效率提升了 1 倍，进一步凸显了加工中 心高效切削的优势。同时，在质量保证上，设备的高 精度和高可靠性是基础，高达 ±0.002 mm 的定位精度、 ±0.001 mm 的重复定位精度以及 0.002 mm 的转台回转 精度，15 000 h 以上的 MTBF( 平均无故障时间 )，辅以 测头的自动测量补偿，保证了重要参数 Cpk ≥ 1.67， 稳定持久保证了发动机的质量。
诚然，以上这些需求和发展方向，尤其对于国内 企业而言还有很长的一段路要走。
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现代制造 • 2021第01期
/ 现代金属加工1
此外，加工中心最显著的一个特点是柔性强，可 以适应不同产品包括四缸、六缸等共线生产、快速实 现产品升级换代，满足用户个性化需求。
曲轴制造技术进展与敏捷柔性生产线方案概况
曲轴制造技术进展与敏捷柔性生产线方案概况曲轴是发动机的心脏；曲轴制造技术是发动机制造技术的集中表达。
国内汽车发动机关键零部件要紧制造技术装备目前依靠进口，而发动机曲轴加工的敏捷柔性生产线还处在初期阶段，需要一个长期的技术积存与进展过程。
曲轴加工工艺的进展演变1) 20世纪70年代往常，发动机曲轴粗加工使用的加工方式是多刀车床车削曲轴主轴颈与连杆轴颈。
使用这种方式加工精度较低、柔性很差、工序质量稳固性低，且容易产生较大的内部应力，难以达到合理的加工余量。
在粗加工后通常需要进行去应力回火处理，释放应力。
因此粗加工需要给后续精加工工序留较大的加工余量，以去除弯曲变形量。
曲轴精加工使用的是普通磨削工艺，通常使用MQ8260曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光。
通常靠手工操作，加工质量不稳固，废品率较高。
2) 20世纪70年代到80年代左右，曲轴粗加工使用CNC车削、CNC外铣加工，加工状况有所改善。
精加工仍以普通磨床磨削工艺为主。
3) 20世纪80年中期又出现了CNC内铣工艺，CNC内铣加工性能指标要高于CNC外铣加工，特别是关于锻钢曲轴，内铣更有利于断屑。
精加工工艺多使用半自动曲轴磨床，头架与尾座同步传动，加工精度有一定的提高。
4) 1985年到1990年左右开发出了曲轴车拉、车－车拉工艺（图1为双刀盘车－车拉），该工艺具有精度高、效率高等优点，特别适合于平衡块侧面不需要加工且轴颈有沉割槽（包含轴向沉割槽）的曲轴，加工后曲轴可直接进行精磨，省去粗磨工序。
曲轴精加工已少量使用数控磨床磨削工艺，尺寸的一致性得到改善。
图1 双刀盘车－车拉5) 20世纪90年代中期又开发出CNC高速外铣（图2为双刀盘高速外铣），它对平衡块侧面需要加工的曲轴，比CNC车削、CNC内铣、车－车拉的生产效率还要高。
另外，CNC车－车拉工艺加工连杆轴颈要二道工序，CNC高速外铣只要一道工序就能完成，具有下列优点：切削速度高（可高达350m/min）、切削时间较短、工序循环时间较短、切削力较小、工件温升较低、刀具寿命高、换刀次数少、加工精度更高、柔性更好。
敏捷制造系统介绍
敏捷制造系统介绍敏捷制造系统是旨在加速新产品研制开发，缩短研制开发周期与生产工程周期而提出的一种有效的管理方法。
以往新产品研制开发中的市场需求调查、产品设计、工艺设计、工装设计与制造、材料准备、产品及工艺工装的实验验证、批量生产、销售及售后服务是相互分离并相继出现的，产品研制开发周期长，而且需要经过一个生产流程通过之后，用户对产品的评价信息才能反馈到企业的各个部门。
显然，在当今企业新产品开发与生产技术准备过程中如果仍然沿用这种传统的组织方式和方法，已经远远不能适应当今新的生产环境了。
第一部分：因此敏捷制造系统特点：一、敏捷的产品设计过程1、研发项目管理采取“项目中心”式的新产品研制开发组织形式，即按照新产品开发项目将参与开发研究、产品设计、工艺设计、工装设计的人员以及有关部门现场生产技术人员和负责产品销售与售后服务的人员融合在一个合作小组中，直接负责某种新产品的研制开发、技术准备、生产和销售，使原来松散脱节的各个部门紧密地结合在一起。
用户需求驱动用户直接参与新产品的开发，以把产品开发与用户的需求结合起来，特别是订货型企业，应有用户直接参与新产品设计、工艺设计及产品实验与验证过程。
2、部门协同对新产品的开发研究、产品设计、工艺设计、工装设计与制造、材料准备、实验与验证等工作实行平行交叉作业方式。
这样一来，可以拓宽设计人员的思路，克服专业知识面窄的限制，避免产品设计准备、工艺准备及工装准备上的失误以及由此导致生产现场可能出现的问题，可使将来的生产早期进入稳定状态，这种组织形式使人才集中后，新产品的开发设计与技术准备快，而人才分散下去后，新产品的生产制造快，采用这种组织形式和作业方式，可有效地缩短新产品开发生产与市场之间的距离，大大缩短新产品研制开发周期，特别是用户及有关销售人员直接参与新产品的研制开发，可增强产品的适用性，使产品进入市场后既有较强的竞争力。
3、产品相对标准化采取成组技术，从零件的“个性”中找“共性”，按照零件结构的相似性（相似特征和相似程度），建立起企业自己的相似零件图册、标准零件设计图库、标准工艺文库、成组工装图库，以相似零件组为对象来组织零件设计、编制工艺规程、设计制造工装和组织生产。
HDS系列高速加工中心的结构与关键技术
文章编号:1001-2265(2010)03-0001-03收稿日期:2010-01-27作者简介:周建东(1964—),男,辽宁大连人,任职于大连机床集团有限责任公司技术中心重型机床研究所,主要从事专用机床、组合机床自动线、加工中心及数控龙门机床设计与研发,(E-m a i l )z j d -64@163.c o m 。
H D S 系列高速加工中心的结构与关键技术周建东(大连机床集团有限责任公司重型机床研究所,辽宁大连 116020)摘要:文章以H D S 系列高速加工中心为研究对象,在分析H D S 高速加工中心总体布局的基础上,详细讨论了加工中心各部件的结构:电主轴、三坐标单元以及三坐标单元的“箱中箱”结构,指出采用新型结构的高速加工中心具有质量轻,刚性好,抗振性好等特性,实践表明该高速加工中心具有很好的应用价值。
关键词:高速加工中心;电主轴;结构关键技术中图分类号:T H 165;T G 65 文献标识码:AT h e S t r u c t u r e a n d k e y T e c h n o l o g y o f H D SS e r i e s H i g hS p e e d Ma c h i n i n g C e n t e r sZ H O UJ i a n -d o n g(H e a v y -d u t y M a c h i n e T o o l I n s t i t u t e ,D a l i a n M a c h i n e T o o l G r o u p C o r p .,D a l i a n L i a o n i n g 116020,C h i n a )A b s t r a c t :T a k i n g H D S s e r i e s h i g h s p e e dm a c h i n i n g c e n t e r s a s o b j e c t s t o s t u d y ,b a s e do nt h e a n a l y s i s o f t h e g e n e r a l d e s i g n o f t h e m a c h i n i n g c e n t e r s ,t h i s a r t i c l e g i v e s a d e t a i l e d d i s c u s s i o n o f t h e s t r u c t u r e o f e v e r y p a r t o f t h e m a c h i n i n g c e n t e r s ,i n c l u d i n g m o t o r i z e d s p i n d l e ,3-a x i s m o d u l e a n d b o x -i n -b o x s t r u c t u r e o f t h e 3-a x i s m o d -u l e .I t s t a t e s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e m a c h i n i n g c e n t e r s w i t h n e ws t r u c t u r e ,s u c h a s l i g h t m a s s ,g o o dr i g i d i t y a n d v i b r a t i o n r e s i s t a n c e .I t i s k n o w n t h a t t h e m a c h i n i n g c e n t e r s a r e v a l u a b l e i n a p p l i c a t i o n .K e y w o r d s :h i g h s p e e d m a c h i n i n g c e n t e r ;m o t o r i z e d s p i n d l e ;k e y t e c h n o l o g y o f s t r u c t u r e0 引言高速加工中心是高速切削技术在加工中心上的应用,高速加工中心除了具有其它加工中心一样的多品种适应能力之外,又具有很高的生产率,所以特别适合象汽车这类品种更换频繁的大批量产品的制造。
高速加工中心结构设计的发展和敏捷制造系统
高速加工中心结构设计的发展和敏捷制造系统一、采用高速加工中心的必要性高速加工中心在机床领域中已经确立了不可动摇的地位，现在没有人怀疑高速加工中心的发展前景。
许多机床厂都把高速加工中心作为了自己的主导产品，说明高速加工中心的巿场之广阔。
高速加工中心的制造技术也已进入成熟期。
用于高速加工中心的新部件和新的机床配套件不断推出，进一步提高了高速加工中心的水平。
高速加工中心相比传统加工中心的优势在哪里？或者说我们为什么要发展高速加工中心？可以从下面表1、表2、表3中看出。
由于加工中心的速度和加速度不同，移动同样的距离所耗用的时间是不同的。
机器润滑现以下述4种具有不同速度和加速度的加工中心为例，将其在移动25mm、50mm、100mm、200m m、500mm时所需时间列于表1，以说明其各自的加工效率。
表1 不同速度和加速度的加工中心之移动距离与时间的关系表2 电主轴启动及停止时间图1 以不同速度和加速度移动的几种加工中心所用时间与距离曲线表3 以加工某种零件为例，速度和加速度不同的加工中心所需节拍时间对比注：上表中切削时间不同是由于高速机床相应使用较高切削速度等切削用量第一种：V=75m/min，a=10m/s2 (1g)；第二种：V=60m/min，a=10m/s2 (1g)；第三种：V=36m/min，a=3m/s2 (0.3g)；第四种：V=15m/min，a=1m/s2 (0.1g)。
高速加工中心一般采用电主轴，在使用过程中电主轴从启动达到某一转速，或从某一转速到停止所耗用的时间相对较少，也同样节省了时间。
表2是某两种电主轴启动和停止所需时间。
机器润滑从表2和图1可以看出由于提高了速度和加速度节省了时间，至于选用高速加工中心可以提高多少效率，我们看表3中四种不同加工中心的对比。
机器润滑从表3显示的数据可以看出用一台高速加工中心完成的工作量，用速度慢一些的加工中心完成同样的工作分别需要1.5台、2台、2.5台。
高效加工中心为柔性制造赋能
高效加工中心为柔性制造赋能发布时间：2022-06-22T06:21:36.059Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷2月第4期作者：林世勇[导读] 经济的发展，社会的进步推动了我国综合能力的提升林世勇广西玉柴机器股份有限公司广西玉林537000摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国综合能力的提升，也带动了科学技术的发展。
从传统生产方式到智能生产方式的变化是基于信息物理融合生产系统和系统协同的智能制造技术，以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据为基础，将传统生产方式柔性化、智能化和高度集成化，从而实现智能生产。
关键词：高效加工中心；柔性制造引言随着经济的发展，柔性制造系统进入到人们的生产和生活中，它的概念第一次出现在英国Molines公司研制的“系统24”中。
柔性制造系统是由大型数控自动加工管理装置、物料自动存储管理装置以及电脑自动控制管理系统等组合构成的一种新型自动化产品制造管理系统。
1柔性制造的概述在消费结构升级，以及买方市场和消费者对于个性化、定制化和时效性需求的步步紧逼下，满足“多样化、小规模、周期可控”的柔性制造系统（FMS）逐渐成为制造企业抢占多元化市场的致胜法宝。
柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，具有高度柔性和自动化的加工能力。
2高效加工中心为柔性制造赋能2.1增/减材柔性制造及加工系统构成形式增/减材柔性制造工艺是利用柔性制造技术将增材制造、数控加工有机复合而成的一种多柔性加工方法。
该工艺包含了单一增材制造、多材质混合串行增材制造、多沉积头混合并行增材制造和三轴/五轴数控切削加工等多种增/减材加工，还可以在这些加工方式之间进行混合加工，包括增材制造方式之间的混合沉积加工，以及增材制造与数控切削加工间的混合增减材加。
由于增/减材柔性制造需要在增材与增材之间，以及增材与减材之间来回切换，如果按照快速成型传统的平面分层，由于分层过多，导致来回切换次数过多，严重影响增/减材混合加工的效率，没有应用价值。
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高速加工中心结构设计的发展和敏捷制造系统
一、采用高速加工中心的必要性
高速加工中心在机床领域中已经确立了不可动摇的地位，现在没有人怀疑高速加工中心的发展前景。
许多机床厂都把高速加工中心作为了自己的主导产品，说明高速加工中心的巿场之广阔。
高速加工中心的制造技术也已进入成熟期。
用于高速加工中心的新部件和新的机床配套件不断推出，进一步提高了高速加工中心的水平。
高速加工中心相比传统加工中心的优势在哪里？或者说我
们为什么要发展高速加工中心？可以从下面表1、表2、表3中看出。
由于加工中心的速度和加速度不同，移动同样的距离所耗用的时间是不同的。
机器润滑
现以下述4种具有不同速度和加速度的加工中心为例，将其在移动25mm、50mm、100mm、200mm、500mm时所需时间列于表1，以说明其各自的加工效率。
表1 不同速度和加速度的加工中心之移动距离与时间的关系
表2 电主轴启动及停止时间
图1 以不同速度和加速度移动的几种加工中心所用时间与距离曲线
表3 以加工某种零件为例，速度和加速度不同的加工中心所需节拍时间对比
注：上表中切削时间不同是由于高速机床相应使用较高切削速度等切削用量
第一种：V=75m/min，a=10m/s2 (1g)；
第二种：V=60m/min，a=10m/s2 (1g)；
第三种：V=36m/min，a=3m/s2 (0.3g)；
第四种：V=15m/min，a=1m/s2 (0.1g)。
高速加工中心一般采用电主轴，在使用过程中电主轴从启动达到某一转速，或从某一转速到停止所耗用的时间相对较少，也同样节省了时间。
表2是某两种电主轴启动和停止所需时间。
机器润滑
从表2和图1可以看出由于提高了速度和加速度节省了时间，至于选用高速加工中心可以提高多少效率，我们看表3中四种不同加工中心的对比。
机器润滑
从表3显示的数据可以看出用一台高速加工中心完成的工作量，用速度慢一些的加工中心完成同样的工作分别需要1.5
台、2台、2.5台。
可以看出用高速加工中心组成生产线可以有效地减少机床的台数，可以减少投资，减少占地面积，节约能源，减少了使用成本。
这就是高速加工中心的优势和采用高速加工中心的必要性。
二、高速加工中心的结构特点
对高速加工中心机床性能的要求：
1.高的主轴转速，一般在每分8000转以上；（按机床规格的大小而不同）
2.高的进给速度，一般在每分15米以上；
3.快的移动速度，一般在每分55米以上（按机床规格的大小而不同）；
4.高的加（减）速度，一般在0.5g-1.5g以上（按机床规格的大小而不同）；
5.微米级的加工精度；
6.高的静、动态刚度和轻量化的移动部件。
按照上述要求，卧式高速加工中心在结构上有以下特点：
主轴一般采用电主轴，电主轴具有结构紧凑、精密、转速高的特点。
三座标的结构有少数机床采用动柱式结构，其余大多数则采用“箱中箱”式结构。
“箱中箱”式结构是几种形式中速度和加速度水平最高的。
机器润滑
图2 卧式高速加工中心的“箱中箱”式结构
一般移动速度在50m/min以下的加工中心大都采用新设计的立柱移动式结构，配上外置Z轴或者外置X轴，则机床制造上非常简单，工艺性好，因而成本低，是一种比较经济的高速加工中心。
由于动柱式加工中心立柱本身是一种悬臂梁结构，切削力产生的颠覆力矩将使立柱产生变形和位移，影响机床的精度，所以立柱一般设计得较重，当驱动立柱移动时较高的立柱将因头重脚轻而不适合较高的速度和加速度，因此高速移动的立柱一般不宜太高因而影响上下移动的行程。
机器润滑
为了减小切削力产生的颠覆力矩，机床设计时常把立柱后导轨加高，与前导轨不在一个平面上，但是后导轨因空间限制不能
提得太高，太高将与主轴电机相干涉。
当把后导轨提到立柱上端问题得到解决，这样就产生了框架式结构，原来的立柱变成了有着上下导轨的滑架。
加上前面支撑主轴滑枕的框架合在一起形成了今天流行的“箱中箱”结构。
所以它上下两个导轨支撑的滑架就相当于动柱式机床的立柱，这样这个立柱就由悬臂梁结构变成具有两端支撑的简支梁结构。
简支梁的最大变形点在中间，同等条件下它的最大变形仅有悬臂梁的十六分之一。
这样这个滑架就可以在不影响刚性的情况下做得比较轻，为高速度和高加速度提供了条件，这就是“箱中箱”结构得以流行的主要原因。
线性伺服进给驱动采用直线电机已很普遍，但更多的还是采用旋转伺服电机加滚珠丝杠驱动。
伺服电机加滚珠丝杠驱动虽然在速度和加速度等方面不如直线电机，但经济节能，也非常可靠，因此被广泛采用。
图3 立柱移动式结构向箱中箱式结构转变示意
一些公司也在采用直线电动机驱动，如SPECHT500L移动速度达到100米和120米/分。
直线电动机驱动具有更好的动态特性，
结构也更简单，具有高的直线速度、高加速度、行程长度不受限制、机械零件少、无磨损、高刚度等优点。
它的缺点是：
巨大的强磁吸力作用于导轨上，采用双直线电动机驱动虽然可以抵消作用力但将增加成本；
不可能放大拖动力；
高功率损失及高发热；
产生干扰磁场；
防铁屑困难；
造价较高。
随着技术的不断进步，直线电动机驱动的这些缺点将被逐步克服，使用直线电机是将来高速移动装置的发展方向。
机器润滑
三、敏捷制造系统
由高速加工中心组成柔性生产线，配上由桁架机械手组成的智能的工件输送装置（也可由导轨机器人作工件输送），并且高速加工中心在工序布置上尽可能采用并联的布局形式，这种柔性生产线我们称之为敏捷制造系统。
当然有时为了节省投资也可由
简单的物料系统即由人工或由助力机械手来上下料，构成了简易型的敏捷制造系统。
图4 敏捷制造系统典型布局示意
敏捷制造系统的特点是：在布局上尽可能采用并联形式的高速柔性制造单元加上智能的物流系统。
由桁架机械手与高速加工中心组成的敏捷制造系统具有以下优势：
在项目初期，可以按资金和巿场情况分批投入、滚动发展。
所谓分批投入是指并联布局形式的加工中心由于几台工序内容相同，可以按资金和巿场情况先投入一台或两台，其余的几台可以留出安装位置，在条件具备的时候再投入；
具有很强的柔性，产品改型非常方便；
设备的故障不会造成全线停产；
机床品种单一，维修和备件都方便；
设备台数少，占地面积小；
在产品批量不是特别大时，采用敏捷制造系统可以节省投资；
由于采用标准的高速加工中心和可以采购到的桁架机械手，交货期因此缩短。
由于采用了桁架机械手进行工件输送，可以大大简化作为柔性线的基本单元——高速加工中心的结构，这样每台高速加工中心单元的制造成本会下降，而且可以形成批量生产，缩短了机床的制造周期，使敏捷制造系统的供货周期要比刚性自动线更短。
在国外由于专机的价格较高，组成自动线的机床台数也较多，所以刚性自动线的价格往往高于敏捷制造系统的价格。
国内的专机价格比国外低得多，而国内高速加工中心由于大量采用国外进口的配套件因此价格与国外差距较小。
这样在国内敏捷制造系统的价格与刚性自动线的价格是各有优势的，一般批量较小时敏捷制造系统的价格较低，批量大时刚性自动线的价格较低，交叉点一般在年产3-8万件之间。
在国外这个交叉点要在年产20万件的批量上。
当然这与刚性自动线的配置水平有直接的关系。
机器润滑
表4 敏捷制造系统与柔性制造系统的比较
柔性制造系统同样是采用高速加工中心和桁架机械手，而在布局和工序安排上采用串联的布局方法，这样就组成了柔性制造系统。
两者相比有以下不同。
串联布局的柔性制造系统由于每一加工单元负担的加工内容少因而减少了刀具的总体数量而减少前期投入（但不减少使用成本），由于负担的加工内容少因而减少了回转工作台的使用，但是增加了机床和夹具的种类，工件加工过程中装夹次数增多。
两种系统总体投资基本相当，但是由于柔性制造系统所有机床加工内容不同，只有全线全部完成才可以生产出合格的零件。
因此柔性制造系统不可能分批投入资金，前期投入较大。
机器润滑从表4可以看出采用敏捷制造系统可以分期投入资金，生产线可以对各种变化快速适应，反应敏捷，是一种很好的生产线方案。
图5 加工四、六缸体的敏捷制造系统
在敏捷制造系统方案的机床选择上，也可以采用高速加工中心、数控机床、专机相结合的方案，像汽车发动机的缸体、缸盖特别适合采用敏捷制造系统，它们在生产线的前部分工序主要是面的铣削加工，像顶底面、左右面、前后面、瓦档面，由于工序单一，单工序时间较长，采用数控的专用铣床或自动线往往可以进一步减少投资，也能适应产品的变型，具有一定的柔性。
主油道孔、缸孔的粗镗也同样可以采用枪钻和专机解决。
生产线后部分的精加工工序，象缸体加工的曲轴孔、凸轮轴孔的精加工、缸孔及止口的精加工、缸盖导管孔的精加工可以根据被加工零件的具体情况采用高速加工中心或者采用精密专机来完成。
机器润滑右面的图5就是一条采用数控专机、高速加工中心、精密专机组成的敏捷制造系统。
年产四、六缸缸体五万五千件，17台专机，23台高速加工中心，5条桁架机械手，2台液压助力机械手，12台辅机以及机动滚道和工件回转装置。
选自：天厚洁能文献来源
/chanxx.asp?id=17&class=2。