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數控機床的發展與前景zhang(編輯修改稿)

2026-02-22 11:55 本頁面

　

【文章內容簡介】 ? 為了提高數控機床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的應用成為必然。具有代表性的新型功能部件包括： ? （ 1）高頻電主軸 ? （ 2）直線電動機 ? （ 3）電滾珠絲桿高可靠性 ? 數控機床與傳統機床相比，增加了數控系統和相應的監控裝置等，應用了大量的電氣、液壓和機電裝置，易于導致出現失效的概率增大；工業電網電壓的波動和干擾對數控機床的可靠性極為不利，而數控機床加工的零件型面較為復雜，加工周期長，要求平均無故障時間在 2萬小時以上。為了保證數控機床有高的可靠性，就要精心設計系統、嚴格制造和明確可靠性目標以及通過維修分析故障模式并找出薄弱環節。國外數控系統平均無故障時間在 7～ 10萬小時以上，國產數控系統平均無故障時間僅為 10000小時左右，國外整機平均無故障工作時間達 800小時以上，而國內最高只有 300小時。加工過程綠色化 ? 隨著日趨嚴格的環境與資源約束，制造加工的綠色化越來越重要，而中國的資源、環境問題尤為突出。因此，近年來不用或少用冷卻液、實現干切削、半干切削節能環保的機床不斷出現，并在不斷發展當中。在 21世紀，綠色制造的大趨勢將使各種節能環保機床加速發展，占領更多的世界市場。第四章當前數控機床的主要發展體現 ? 、高效 ? ? ? ? ? ? 高速、高效 ? 機床向高速化方向發展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質量和精度。超高速加工技術對制造業實現高效、優質、低成本生產有廣泛的適用性。 20世紀 90年代以來，歐、美、日各國爭相開發應用新一代高速數控機床，加快機床高速化發展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉速 15000－100000r/min）、高速且高加 /減速度的進給運動部件（快移速度 60～ 120m/min，切削進給速度高達 60m/min）、高性能數控和伺服系統以及數控工具系統都出現了新的突破，達到了新的技術水平。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅動進給部件以及高性能控制系統（含監控系統）和防護裝置等一系列技術領域中關鍵技術的解決，為開發應用新一代高速數控機床提供了技術基礎。目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達到5000～ 8000m/min以上；主軸轉數在 30000轉 /分（有的高達 10萬 r/min）以上；工作臺的移動速度（進給速度）：在分辨率為 1微米時，在 100m/min（有的到 200m/min）以上，在分辨率為 m時，在 24m/min以上；自動換刀速度在 1秒以內；小線段插補進給速度達到 12m/min 高精度 ? 從精密加工發展到超精密加工，是世界各工業強國致力發展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級（ lt。10nm），其應用范圍日趨廣泛。當前，在機械加工高精度的要求下，普通級數控機床的加工精度已由177。 10 m提高到177。 5 m；精密級加工中心的加工精度則從177。 3～ 5 m，提高到177。 1～ m，甚至更高；超精密加工精度進入納米級（），主軸回轉精度要求達到～ m，加工圓度為，加工表面粗糙度 Ra=。這些機床一般都采用矢量控制的變頻驅動電主軸（電機與主軸一體化），主軸徑向跳動小于 2 m，軸向竄動小于 1 m，軸系不平衡度達到。高速高精加工機床的進給驅動，主要有 quot。回轉伺服電機加精密高速滾珠絲杠 quot。和quot。直線電機直接驅動 quot。兩種類型。 ? 此外，新興的并聯機床也易于實現高速進給。滾珠絲杠由于工藝成熟，應用廣泛，不僅精度能達到較高（ ISO34081級），而且實現高速化的成本也相對較

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