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我国机床工业发展现状分析

时间:2015-07-16 来源:未知 作者:学术堂 本文字数:2377字
摘要

  机床是人类在改造自然的长期生产实践中,不断改进生产工具的基础上生产和发展起来的。最原始的机床是靠双手的往复运动,在工件上钻孔。最初的加工对象是木料。为加工回转体,出现了依靠人力是往复回转的原始车床。在原始加工阶段,人即是提供机床的动力,又是操作者。当加工对象由木材逐步过渡到金属时,车圆、钻孔等都要求增大动力。于是逐渐就出现了水力、风力和畜力等驱动的机床。随着生产发展的需要,15-16 世纪出现了铣床和磨床。我国明代宋应星所着《天工开物》中就已有对天文仪器进行铣削和磨削加工的记载。到了 18 世纪,出现了刨床。

  近些年来,随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域,使机床的发展进入了一个新时代。人不仅不需要提供动力,连操作都交给机器。人只需规定电脑程序,由电脑去操作机床。紧张的、重复性的操作都可以由电脑完成,而且不会出错。自动化、精密化、高效化和多样化成为这一时代机床发展的特征,用以满足社会生产多种多样越来越高的要求,推动社会生产力的发展。

  新技术的迅猛发展和客观需求的多样化,决定了机床必须多品种;技术的加速更新和产品的更新换代的加快,使机床主要面对多品种的中小批生产。因此现代机床不仅要保证加工精度、效率和高度自动化,还必须有一定的柔性,即灵活性,使之能够很方便地适应加工任务的改变。

  提高机床的精密度不只是现代机床技术发展的基础,也是当前发展某些新高技术产品的迫切需要。1950-1980 年的 30 年间,普通机械加工精度已经达到 5um;精密加工精度提高了近两个数量级,而且超精密加工则已进入纳米时代。一些工业发达国家把发展精密超和精密加工当作一项战略任务。不断提高劳动生产率和自动化程度是机床发展的基本方向。

  近年来,数控机床已成为机床发展的主流。数控机床无需人工操作,而是靠数控程序完成加工循环。因此调整方便,适应灵活多变的产品,使得中小批生产自动化成为可能。同时,数控机床在防护罩封闭的条件下自动加工,不用怕切屑飞出伤人,不用怕切削液飞溅在操作者身上。可用大流量切削液喷射冷却,从而实现高速切削,充分发挥刀具的切削性能。快移速度大大提高(已达 20m/min 以上),不用担心人工操作过度紧张的问题,从而缩短了加工辅助时间。工序集中,一次装夹完成尽可能多的工序,在荧光屏上模拟每一道工序,检查合格后在加工。

  这样可以避免编程错误。只要程序不出错,就不会出现加工错误,免除了工人操作的偶然差错,从而使废品率大大下降。这就是说,数控机床不仅实现柔性自动化,而且提高了生产率,降低了废品率。它是由中、小批生产进入大量生产领域的重要原因。

  显然,机床发展到数控化阶段,不仅机床的动力无需人力,而且机床的操作也由机器完成了。人的工作只是编制加工程序和调整刀具等,为机床的自动化加工准备好条件,然后则由电脑控制机床自动完成加工过程。

  在机床数控化过程中,机械部件的成本在机床系统中的比例不断下降,电子硬件与软件的比重则不断上升。以美国为例,在 70 年代,机械部分成本比重占 80%,电子硬件占 20%;到 90年代,机械部分成本下降为 30%,而电子硬件和软件的成本却上升为 70%.

  随着计算机技术的迅速发展,32 位微处理器的出现,开辟了机床数控技术革命性发展的新时代。它显着地提高了数控机床的速度、加工精度以及功能。通过用户接口用对话方式控制程序,可将要加工的工件和刀具轨迹用三维图象显示出来,以便选定最佳的切削方案。数控技术也由硬件数控发展为软件数控。控制软件实现了模块化、通用化和标准化。用户只要根据需要选用各种软件模块,编制自己所需的程序,就可能方便地达到目的。数控技术的发展使机床结构发生重大变革。主传动系统采用直流或交流调速电机,主轴可实现无极调速,同时有简化了传动链。由于不须人工操作,可以充分发挥刀具的切削性能,不用担心切屑飞出伤人,所以主轴转速提高了,例如已达 75000r/min.机床进给系统用直流或交流伺服电机带动滚珠丝杠实现进给驱动,简单化了进给传动结构。为提高工效,快移速度目前最高可达 60m/min,进给速度也可达 6-10m/min.

  近些年来,数控机床的可靠性水平不断提高,数控装置的平均无故障工作时间已达10000h.1990年日本FANUC公司声称,其数控系统平均 100 个月发生一次故障。可见,数控技术正迅速地提高更高的水平发展,数控机床已经形成为机床诸多品种中的佼佼者,它是实现柔性自动化的基础。数控机床的应用可全面提高机床机械制造工业的技术水平。

  我国机床工业已经取得了很大的成就,但与世界先进水平相比,还有较大差距。主要表现在;大部分高精度和超精度机床的性能还不能满足要求,精度保持性也较差,特别是高效自动化和数控机床的产量、技术水平和质量等方面都明显落后。

  到 1990 年底,我国数控机床的产量仅是全部机床产量的 1.5%,产值数控化率仅为 8.7%.而同期日本机床产值数控化率为80%,德国为 54.2%,我国数控机床基本上是中等规格的车床、铣床和加工中心等。精密、大型、重型或小型数控机床,还远远不能满足要求。至于航空、航天、冶金、汽车、造船、纺织和重型机器制造等工业部门所需多种类型的特种数控机床基本上还是一片空白。柔性制造系统 (FMS) 和计算机集成制造系统(CIMS),国外在 1990 年总计达 1500 个,而我国只有 5 个,而且多为引进的系统。

  在技术水平和性能方面的差距也是很明显。国外做到 15-19 轴联动,分辨率达 0.1-0.01um,而我国目前只能做到 5-6轴联动,分辨率为 1um.国内产品的质量与可靠性也不够稳定,特别是先进数控系统的开发和研制还需进一步的努力。机床基础理论和应用技术的研究明显落后。人员技术素质还跟不上现代机床技术飞速发展的需要。因此,我国机床工业面临着光荣而艰巨的任务,必须奋发图强,努力工作,不断扩大技术队伍和提高人员的技术素质,学习和引进国外的先进科学技术,大力开展科学研究,以便早日赶上世界先进水平。

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