附錄3
外文文獻(xiàn)
Design of Movable Gantry CNC Milling Machine
ZHANG Jian
Abstract: this paper describes the nc milling roller, the overall design and analyses the bilateralsuper-modulus gear pair of driving mechanism of the main points of design,installationguidesurface of the X axis is introduced in this paper
Keywords: mobile nc milling design
This machine is mainly used for metal parts of the plane and inclined plane work. It has enough rigidity, Milling head adopts milling head in Taiwan, Milling head with flexible, Spindle motor is frequency conversion motor. It can undertake stepless speed, Ensure accuracy of machine tools and machining precision has good stability, This machine is of high efficiency and exercise,For convenience, make the drive more reliable and convenient in maintenance, less consumption, beautiful modelling, etc, widely used in mechanical manufacturing industry.
This paper described the mobile CNC milling refers to longmen framework Vertical milling movement. The biggest advantage of milling roller is (1) Machine cover an area of an area small. Workbench mobile Longmen milling machine, complete machine must be higher than vertical stroke length two times. However, Workbench mobile Longmen milling machine, The length of side frame which is fabricated according to add only longitudinal travel width, The dynamic response of the machine is good. Workbench mobile Longmen milling machine adopts fixed table. The whole cast out with bed, Longmen framework of longitudinal motionDrive torque equivalent unchanged, It is not because of bearing the weight of the workpiece changesChange, so as to ensure the accuracy and performance of the machine tool.
The independent design mobile nc Longmen milling（FIG 1）has been a special machine to use. It can satisfy the large castings, steel parts boring and milling, drilling, etc multiple operation process. It is right milling head, It also can process the 4 side of workpiece. The goal of the main design parameters such as Longmen milling under: workbench area 1800mm × 4000mm, The travel for X axis:4000mm The travel for Y axis:2000mm The travel forZ axis:750mm, Spindle power 18.5KW, Each axis rapid federate 10m/min.
Figure 1 Mobile nc milling
1. Mechanical parts design
The bed include Bed, Slide, Longmen frame spindle box, Three axis to drive mechanical parts and related CNC servo part, Now ,The design process is emphasized as follows: The bed is the basic design work, The size of the bed of the design affects the complete machine design. And the rationality of the design of directly affect the whole Machine stiffness. The cross-section shape for the bed like ∏,(FIG 2) The plane is working on a bed of mesa design has 9 T shaped groove. For the convenience of bed and working mesa of pure dig imageT processing, groove tank completely, The right and left two concerning the design has a long narrow swing plane. It is used to linear rolling guide vice, The author put rail surface design in the two side bed. The main consideration of force transmission directions and unloading, Because the bed will be dragon framework of gravity, cutting force and the gravity of the workpiece, This design can directly into the gravity of longmen framework to machine tools, and Bed only suffer the gravity of the workpiece. The bed by the following basic wall thickness determine By the following formula.
C=1/4(2L+B+H)
Type: C,L,B is respectively for bed length, width and height of size and unit for the m.
Based on equivalent size c, Consulting relevant form，Take the basic wall thickness is 38mm，
Figure 2 Shape of concerning the cross-section
Spindle box adopts 300 mm × 300 mm section design. The torsion bending capacity are stronger. Spindle gearboxes USES two gears Gear sliding speed-change mechanism.
It can adapt rough machining requirements. Spindle unit adopts four supporting structure, Ahead three groups of Angle contact ball bearing used to withstand cutting force. Spindle end a deep groove ball bearings are used to unloading, That is not of the Sliding gears of the additional moment.
Longmen framework used integral frame which is fabricated according to the design concept, It took about beam and column design into a whole. Although make casting and assembly adjusting difficulty, the whole framework of longmen rigid better, more important is to slide have assembled spindle box, etc. Slide is designed in the frame which is fabricated according to the geometrical dimensions and spindle box, According to the center axis of the guide bar as far as possible to face for the principle, The Z axis and the driver installation position in design, effectively reduce the weight of the slide.
Designed to drive into the idea as follows, The X axis to drive
Use the bilateral super-modulus gear pair aggravating preloading linear rolling guide vice.X axis and Y axis uses big diameter ball screw preloading vice hardened guide. Rail sliding parts attached engineering plastics, It avoids low when crawling phenomenon, and guide the design is inclined with adjustable device. This machine design make the whole machine to coordinate performance. The axis of the feeding speed and force get the optimal matching.
Due to the longitudinal axis machine movement X, and is moving longmen framework of longmen framework weighed 10T, so the linear rolling guide rails to must choose.Because the ball rail system of small friction coefficient, very suitable for longmen framework of moving rigidity requirement.Guide the slider choose one type, each slide block dynamic load can achieve 10t. Considering the safety coefficient, every guide installation 2 slider. Longmen framework for the driver bilateral super-modulus gear pair (see chart 2), feed movement by 3 input, through two inclined gear motor shaft/and axis to 2, and then by two gear - and to drive rack. And thus promote longmen framew3 the helical gear axle spiral of the two opposite directions. Through the spring in the shaft on a three axial force F, make the helical gear trace of axial movement produced at 1 and 2 and axial shaft in the opposite direction Angle of small, round 4 and 5) respectively, the gear tooth surface with two rack, eliminate the gap.
1.2.3--- axis 4.5--- Rack
Figure 3 Bilateral super-modulus gear pair
Spindle box and vertical motion Z axis adopts ball screw assembly transmission. Because of this machine is not high speed milling machine, the Z axis of the feeding system for servo motor through the ratio of 4 for parallel axis set than gearbox drives the ball screw rotation. In the design of special attention to the Z axis of safety problems. First choose the servo motor with electromagnetic brake, second in the ball screw with a two-way overrunning clutch, prevent ball nuts rotation caused spindle box mechanical prolapse. Of course, in order to protect the z-axis feed institutions, but also in the accuracy with two balance on the slide cylinders. Balance Q, etcThe quality of parts in spindle box 85%.
Spindle box around move for the Y axis, in order to guarantee the precision Y axis, and only by their level of ball screw and axial force, servo motor and the ball screw straight league. The author selects the coupling with overload protection device, in the overload when coupling automatically.
2 Selection of CNC system
The Siemens numerical control system is adopted, because this system 840D provides longmen shaft synchronization function. Use this function, the machine can to dragons
Door frame for shaft (into) no, X2 clamps its X1 mechanical deviation of displacement. The actual value can exercise for comparison, even the smallest deviation can be corrected, and therefore improve the accuracy of the X axis movement
3 Epilogue
The author finally, according to the professional machine parts manufacturers to provide design samples design will reach the twice the result with half the effort. In The design process, the author of CNC system, spindle unit, gearbox, super-modulus gear and ball screw guide etc. According to the sample of empirical formulas, not only shorten design time, make the higher reliability. At the same time we must pay great attention to the timely design machine tools, such as the application of three-dimensional software components immediately after the establishment sketches for 3d model, through the assembly interference, machine avoid collisions occur when in assembly Wade rework phenomenon.
[翻譯]
移動(dòng)式數(shù)控龍門銑床的總體設(shè)計(jì)
張堅(jiān)
摘要：闡述了移動(dòng)式數(shù)控龍門銑床的總體設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)分析了雙邊齒輪齒條副驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對X軸的導(dǎo)軌安裝面作了介紹。
關(guān)鍵詞：移動(dòng)式 數(shù)控龍門 銑床設(shè)計(jì)
本文所述的移動(dòng)式數(shù)控龍門銑床是指龍門框架作縱向移動(dòng)的龍門銑床。移動(dòng)式龍門銑床的最大優(yōu)點(diǎn)是：
（1）機(jī)床占地面積小。工作臺移動(dòng)式龍門銑床，整機(jī)長度必須兩倍于縱向行程長度，而移動(dòng)式龍門銑床的整機(jī)長度只需縱向行程加上龍門架側(cè)面寬度即可。
（2）機(jī)床的動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。移動(dòng)式龍門銑床采用的是固定工作臺，一般與床身整體鑄出，龍門框架縱向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩等值不變，不會(huì)因工件的承載重量的改變而變化，從而保證了加工精度和機(jī)床的響應(yīng)性能。筆者獨(dú)立設(shè)計(jì)的移動(dòng)式數(shù)控龍門銑床（圖1），現(xiàn)已作為專機(jī)投入生產(chǎn)應(yīng)用，能滿足大型鑄件、鋼件的鏜、銑、鉆等多工序加工；配上直角銑頭，還可對工件的個(gè)側(cè)面進(jìn)行加工。由于設(shè)計(jì)思想正確，配套零部件質(zhì)量過關(guān)，該機(jī)床各項(xiàng)指標(biāo)均已達(dá)到數(shù)控龍門銑床相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。該龍門銑床的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：工作臺面積為1800mmX4000mm，X軸行程為4000mm，Y軸行程為2000mm，Z軸行程為750mm，主軸功率18.5KW，各軸快速進(jìn)給為10m/min。
1.機(jī)械部分設(shè)計(jì)
整機(jī)分為床身、龍門架、滑臺、主軸箱、三軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械部分及相關(guān)數(shù)控伺服部分。現(xiàn)把設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)闡述如下:
床身是本次設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)，床身的尺寸設(shè)計(jì)影響著對整機(jī)的設(shè)計(jì)，而且設(shè)計(jì)的合理性直接影響到整機(jī)的剛度。床身的截面形狀為∏形（圖1）。床身的上平面即工作臺面設(shè)計(jì)有9條T形槽，為方便床身工作臺面和T形槽的精刨加工，槽完全貫通。床身的左、右兩下腳各設(shè)計(jì)有一個(gè)狹長平面，用來安放滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。筆者把導(dǎo)軌面設(shè)計(jì)在床身的兩下側(cè)，主要是考慮力的傳遞方向與卸荷問題。因床身會(huì)受到龍門框架的重力、切削力和工件的重力，這樣的設(shè)計(jì)可使龍門框架的重力直接傳入到機(jī)床的基礎(chǔ)上，而床身只受到工件的重力。床身的基本壁厚由以下公式初定:
C=1/4(2L+B+H)
式中：L. B. H 分別為床身的長、寬、高尺寸，單位為m。根據(jù)當(dāng)量尺寸C，查閱相關(guān)表格（ 略），取基本壁厚為38mm。
主軸箱采用.300mmX300mm 截面設(shè)計(jì)，其抗扭抗彎能力更強(qiáng)。主軸變速箱采用兩檔滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)，可適應(yīng)粗精加工需求。主軸單元采用4支承結(jié)構(gòu)，前面三組角接觸球軸承用來承受切削力，主軸尾部一個(gè)深溝球軸承用來卸荷，使主軸不受到滑移齒輪產(chǎn)生的附加力矩的影響。
龍門框架采用的是整體龍門架的設(shè)計(jì)概念，即把橫梁與左右立柱設(shè)計(jì)成一體，雖然使鑄造和裝配調(diào)整時(shí)的難度加大，但整體龍門框架的剛性更好，更重要的是使主軸箱、滑臺等部件有了裝配基準(zhǔn)。
滑臺的設(shè)計(jì)是在龍門架和主軸箱的幾何尺寸確定后，按照主軸的中心盡量貼近橫梁上的導(dǎo)軌面為原則，并把Z軸驅(qū)動(dòng)安裝位置設(shè)計(jì)在滑臺上，有效地減輕了滑臺的重量。
設(shè)計(jì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)思如下：X軸的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用雙邊齒輪齒條副加重預(yù)壓滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副，Y軸與X軸采用大直徑預(yù)壓滾珠絲杠副加硬導(dǎo)軌副，且導(dǎo)軌滑動(dòng)部分貼有工程塑料，避免低速時(shí)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，而且導(dǎo)軌部分設(shè)計(jì)有斜鑲條可調(diào)裝置。這樣設(shè)計(jì)使機(jī)床的整體進(jìn)給性能得以協(xié)調(diào)，各軸的進(jìn)給速度和進(jìn)給力得到了最佳匹配。
由于機(jī)床的縱向運(yùn)動(dòng)X軸是龍門框架移動(dòng)，而龍門框架重達(dá)10t，所以導(dǎo)軌必須選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。因?yàn)闈L動(dòng)導(dǎo)軌副的摩擦系數(shù)小，非常適合龍門框架移動(dòng)的動(dòng)靜剛度要求。導(dǎo)軌的滑塊選用加長加寬型，每個(gè)滑塊的動(dòng)載荷可達(dá)到10t?？紤]到安全系數(shù)，每根導(dǎo)軌安裝3個(gè)滑塊。龍門框架的驅(qū)動(dòng)源為雙邊齒輪齒條副（見圖3），進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由軸2輸入，通過兩對斜齒輪將運(yùn)動(dòng)傳給軸1和軸3，然后由兩個(gè)直齒輪4和5去傳動(dòng)齒條，從帶動(dòng)龍門框架移動(dòng)。軸2上兩個(gè)斜齒輪的螺旋線的方向相反。通過彈簧在軸2上作用一個(gè)軸向力F，使斜齒輪產(chǎn)生微量的軸向移動(dòng)，這時(shí)軸1和軸3便以相反的方向轉(zhuǎn)過微小的角度，使齒輪4和5分別與齒條的兩齒面貼緊，消除了間隙。
主軸箱的上下垂直運(yùn)動(dòng)Z軸采用滾珠絲杠副傳動(dòng)。由于本機(jī)床不是高速銑床，Z軸的進(jìn)給系統(tǒng)為伺服電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)比為4的平行軸定比齒輪箱帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)。筆者在設(shè)計(jì)中特別注意Z軸的安全問題。首先選用帶電磁剎車的伺服電動(dòng)機(jī)，其次在滾珠絲杠上裝有一雙向超越離合器，防止?jié)L珠螺母自轉(zhuǎn)引起主軸箱機(jī)械式下垂。當(dāng)然，為了保護(hù)Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)的精度，還在滑臺上裝有兩個(gè)平衡油缸。平衡力Q等于主軸箱部件質(zhì)量的85%。
主軸箱的左右移動(dòng)為Y軸,為了保證Y軸的傳動(dòng)精度，并使絲杠只受水平軸向力，故采用伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠直聯(lián)方式。筆者選用的聯(lián)軸器帶有過載保護(hù)裝置，在過載時(shí)聯(lián)軸器會(huì)自動(dòng)脫開。
2.數(shù)控系統(tǒng)選型
數(shù)控系統(tǒng)采用的是西門子840D，因?yàn)榇讼到y(tǒng)提供了龍門軸的同步功能。使用此功能，本機(jī)床可以對龍門框架進(jìn)給軸（X1，X2）實(shí)現(xiàn)無機(jī)械偏差的位移。運(yùn)動(dòng)的實(shí)際值可進(jìn)行連續(xù)比較，即使最小的偏差也可以得到糾正，因此提高了X軸的運(yùn)動(dòng)精度。
3.結(jié)語
筆者最后要說明的是，根據(jù)專業(yè)機(jī)床零部件廠商提供的設(shè)計(jì)樣本進(jìn)行設(shè)計(jì)會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。在此次設(shè)計(jì)過程中，筆者對數(shù)控系統(tǒng)、主軸單元、變速箱、齒輪齒條和絲杠導(dǎo)軌等都按照樣本上的經(jīng)驗(yàn)公式得出，不僅大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，同時(shí)使設(shè)計(jì)的可靠性更高。同時(shí)在設(shè)計(jì)機(jī)床中要注重適時(shí)應(yīng)用三維軟件，如在部件草圖確立后就應(yīng)立即進(jìn)行三維模型裝配，通過進(jìn)行裝配干涉檢查，避免機(jī)床在裝配時(shí)出現(xiàn)的碰撞干涉返工現(xiàn)象。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評審意見表
指導(dǎo)教師評語：
成績：
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
評閱人評語：
成績：
評閱人簽字：
年 月 日
注：評語表填寫內(nèi)容小四號字，行距為20磅。(此行文字閱后刪除)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評語表
答辯委員會(huì)評語：
總成績：
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答辯委員會(huì)主席簽字：
年 月 日
注：評語表填寫內(nèi)容小四號字，行距為20磅。(此行文字閱后刪除)
輕型龍門銑床的設(shè)計(jì)
附錄2
文獻(xiàn)綜述
一、 課題國內(nèi)外現(xiàn)狀
“十五”期間，我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品，通過引進(jìn)技術(shù)、合作生產(chǎn)等形式，在高速、高精、多軸、復(fù)合等方面，都有較大進(jìn)展。尤其是數(shù)控龍門銑床更為突出。從1999年江蘇多棱（原常州機(jī)床總廠）帶頭打破西方封鎖，研制成功具有自主知識產(chǎn)權(quán)的我國第一臺五軸聯(lián)動(dòng)龍門銑床以來，已有濟(jì)南二機(jī)、桂林機(jī)床、北京一機(jī)等多家推出五軸聯(lián)動(dòng)龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床。CCMT2006展會(huì)上，實(shí)力雄厚的沈陽機(jī)床集團(tuán)，一次推出3臺大型龍門加工中心，擺在展臺的顯赫位置。其中，4臺具有五軸聯(lián)動(dòng)功能，1臺具有五面加工功能，這是前幾次所沒有的，突出體現(xiàn)了我國龍門加工中心和數(shù)控龍門銑床在五軸聯(lián)動(dòng)功能上，開始走向成熟。
在近幾屆國內(nèi)機(jī)床展覽會(huì)上，看到我國龍門加工中心和數(shù)控龍門銑床在結(jié)構(gòu)性能、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量等方面，都有很大提高。但是，與發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品相比，還有較大差距，首先是自主創(chuàng)新能力不夠，當(dāng)前多以仿制為主，或引進(jìn)技術(shù)合作生產(chǎn)，缺乏自主知識品牌的高檔產(chǎn)品，往往關(guān)鍵的核心技術(shù)，關(guān)鍵的功能部件，還是從國外購買。例如，在CCMT2006上海機(jī)床展會(huì)上，共展出了8臺五軸聯(lián)動(dòng)龍門加工中心，采用的關(guān)鍵部件——雙擺角銑頭，除了濟(jì)南二機(jī)和桂林機(jī)床是自己開發(fā)的以外，其余6臺都是購買意大利意薩、菲迪亞等國外公司產(chǎn)品。其次是產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是整機(jī)可靠性，還有較大差距，這也是用戶最關(guān)注的問題之一。應(yīng)該看到，目前除少數(shù)企業(yè)外，龍門類產(chǎn)品技術(shù)含量普遍較低，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化程度不高。這些都是國內(nèi)主機(jī)廠需要下大力氣認(rèn)真改進(jìn)、努力提高的地方。
然而中國數(shù)控龍門銑床產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等
二、 主要研究成果
2005年首臺國產(chǎn)化數(shù)控五軸聯(lián)動(dòng)龍門銑床通過廣西科技廳鑒定，該產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與特點(diǎn)有：1.五軸聯(lián)動(dòng)核心功能部件數(shù)控AC擺動(dòng)銑頭的開發(fā)設(shè)計(jì)、制造，并應(yīng)用于龍門銑床，實(shí)現(xiàn)了龍門銑床五軸聯(lián)動(dòng)加工。2.采用雙邊向里凸斜支撐的穩(wěn)定的龍門框架結(jié)構(gòu)。3.采用雙線軌與滑軌的復(fù)合橫向?qū)к壗Y(jié)構(gòu)。4.采用國產(chǎn)華中數(shù)控系統(tǒng)和洛陽軸承研究所的電主軸，從而成為國產(chǎn)化的首臺首套五軸聯(lián)動(dòng)龍門銑床。專家教授鑒定還認(rèn)為，該產(chǎn)品布局與結(jié)構(gòu)合理、先進(jìn)，整機(jī)剛性好，精度高；數(shù)控AC擺動(dòng)銑頭結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)先進(jìn)，性能穩(wěn)定，可選配國外先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)和電主軸，機(jī)電系統(tǒng)的兼容性好。產(chǎn)品技術(shù)文件齊全，貫徹了國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品達(dá)到國家安全防護(hù)及環(huán)保要求，具備了批量生產(chǎn)的能力與條件。
2006年茲默曼公司推出全新直線驅(qū)動(dòng)龍門銑床FZ38。該機(jī)具有高穩(wěn)性和高結(jié)構(gòu)剛性、連續(xù)移動(dòng)質(zhì)量、高動(dòng)態(tài)性能驅(qū)動(dòng)，并采用了MuST主軸交換概念，適用于工具制造、模具模型制造和航空工業(yè)所有通用材料的高速加工。該機(jī)床使用直線驅(qū)動(dòng)的目的是提高生產(chǎn)率。FZ38達(dá)到了的單位時(shí)間排屑量為：最高4500cm3/min（鋁）；線性軸最高進(jìn)給速度60m/min；主軸最高轉(zhuǎn)速35,000rpm。此外，由扭拒電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)給速度最高可達(dá)150°/s。直線驅(qū)動(dòng)通過高Kv因素獲得高水準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)控制，使得在高進(jìn)給率的情況下仍能保持非常小的拖曳距離和高定位精度。由于機(jī)床的高精度，減少了表面精加工后的手工打磨，甚至完全沒有必要；機(jī)床的高進(jìn)給率，使重新定位、刀具方向或換刀等輔助時(shí)間大大減少。這些特性都提升了FZ38的整體經(jīng)濟(jì)效率。
XK2420五軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控龍門銑床是科技部確定的“十五”國家科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目，具有三向伺服軸X、Y、Z和主軸C軸及擺角A軸-5根控制軸，能進(jìn)行空間曲面和五面體加工，可廣泛應(yīng)用于航天、造船、汽車、軍工等重要行業(yè),代表了當(dāng)今國際制造業(yè)發(fā)展的最新水平。由上海理工大學(xué)開發(fā)設(shè)計(jì)的“高速擺角鏜銑頭”和“強(qiáng)力擺角銑頭”具有C軸和A軸雙擺角功能：高速擺角鏜銑頭采用內(nèi)裝式主軸電機(jī)、電機(jī)功率18.5/15.1Kw、最高轉(zhuǎn)速10000r/min(無級變速)，可進(jìn)行高速切削；強(qiáng)力擺角鏜銑頭采取兩段無級變速，電機(jī)功率30/22Kw、輸出扭矩940Nm，可實(shí)行強(qiáng)力切削；并且配置了立銑頭、臥銑頭等，可組成銑頭庫進(jìn)行互換，擴(kuò)展了機(jī)床功能。
三、 發(fā)展趨勢
1、 高速度、高效率
眾所周知，機(jī)床向高速化方向發(fā)展，不但可以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(zhì)量和精度。是進(jìn)入新世紀(jì)以來國內(nèi)外機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要趨勢。
20世紀(jì)90年代以來，歐、美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家爭相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元(電主軸，轉(zhuǎn)速15000－100000r/min)、高速且高加/減速度的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件(快移速度60~120m/min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min)、高性能數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了新的技術(shù)水平。
2、 高精度
追求加工中心的高精度，一直是世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家努力的方向。當(dāng)前，在機(jī)械加工高精度的要求下，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由±10μm 提高到±5μm ；精密級加工中心的加工精度則從±3~5μm 提高到±1~1.5μm ，甚至更高。
3、 高可靠性
隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用領(lǐng)域的日益普及，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造廠家和數(shù)控機(jī)床制造廠家十分注重和追求的目標(biāo)。數(shù)控機(jī)床也只有首先具有較高的可靠性，才能談得上高速度、高效率和高精度。這已經(jīng)是眾多的數(shù)控系統(tǒng)制造廠家和數(shù)控機(jī)床制造廠家達(dá)成的共識。當(dāng)前，國外先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的MTBF 值已達(dá)8萬小時(shí)以上。
4、 多軸化
隨著5 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5 軸聯(lián)動(dòng)控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的一個(gè)開發(fā)熱點(diǎn)，也是當(dāng)前數(shù)控技術(shù)發(fā)展的制高點(diǎn)。
5、 復(fù)合化
機(jī)床復(fù)合加工的概念是指將工件經(jīng)過一次裝夾后，機(jī)床便能按照數(shù)控加工程序，自動(dòng)進(jìn)行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個(gè)復(fù)雜形狀零件的主要加工工序乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種加工工序。就箱體類零件而言，加工中心是最典型的多工序復(fù)合加工機(jī)床。事實(shí)證明，機(jī)床復(fù)合化能顯著提高加工精度和效率，特別是能縮短零件加工周期，并節(jié)省占地面積。當(dāng)前，機(jī)床復(fù)合化是新一代數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志，也是世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家積極開發(fā)的熱點(diǎn)。
6、 智能化、網(wǎng)絡(luò)化
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益成熟和信息化技術(shù)的廣泛采用，數(shù)控機(jī)床的智能化和網(wǎng)絡(luò)化呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。
智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工。它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動(dòng)，以解決加工過程許多不確定性的、非要由人工干預(yù)才能解決的問題。網(wǎng)絡(luò)化是指數(shù)控機(jī)床通過數(shù)控系統(tǒng)與外部的其他控制系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制的技術(shù)。它首先是將數(shù)控機(jī)床與生產(chǎn)現(xiàn)場或企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)連網(wǎng)，然后再通過因特網(wǎng)通向企業(yè)外部，這就是所謂的Internet/Internet 技術(shù)。目前有越來越多的國內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時(shí)要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。
7、 綠色化
數(shù)控機(jī)床的綠色化是基于環(huán)保和節(jié)能的切削加工工藝方法。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因?yàn)榍邢饕杭任廴竟ぷ鳝h(huán)境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。
目前在國外大批量零件的切削加工中，已有10~15%的加工使用了干切削和準(zhǔn)干切削。對于加工中心來說，主要是采用準(zhǔn)干切削，它通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣組成的混合物經(jīng)由機(jī)床主軸與工具內(nèi)部的空氣通道噴向切削區(qū)以冷卻刀具和工件。
四、 存在問題
1. 技術(shù)水平上，與國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平相比大約落后10～15 年，在高精尖技術(shù)方面則更大。
2. 在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，高端產(chǎn)品(如：多軸、復(fù)合、高速數(shù)控機(jī)床)市場基本上被歐、美、日等發(fā)達(dá)工業(yè)國家所壟斷，國內(nèi)開發(fā)的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床、復(fù)合加工中心、高速加工中心等產(chǎn)品，多數(shù)與廠家品化尚有一段距離，而且在技術(shù)水平和性能參數(shù)上與歐、美、日等產(chǎn)品還有較大差距。低端產(chǎn)品(即通用普及型產(chǎn)品)市場受到我國臺灣省機(jī)床的較大沖擊，就連我們唯一的價(jià)格優(yōu)勢也顯得更加脆弱。
3. 產(chǎn)品開發(fā)能力上，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)缺乏對產(chǎn)品競爭前的數(shù)控技術(shù)的深入研究與開發(fā)，對數(shù)控龍門銑床應(yīng)用領(lǐng)域的拓展力度不強(qiáng)。
4. 產(chǎn)業(yè)化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，雖然近年來國產(chǎn)數(shù)控龍門銑床的產(chǎn)量增加較快，但從總體上看，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足。
5. 國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)MTBF( 平均無故障時(shí)間)大都超過1 萬小時(shí)，但國際上知名品牌如：FANUC、SIEMENS 等先進(jìn)企業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)MTBF 已達(dá)8 萬小時(shí)。國產(chǎn)加工中心MTBF 雖有少數(shù)廠達(dá)500 小時(shí)，但國外加工中心的先進(jìn)水平已達(dá)800 小時(shí)。
6. 刀庫和機(jī)械手的可靠性還比較低，近年來雖有改進(jìn)，但用戶仍然不放心。
7. 位置精度，特別是重復(fù)定位精度還有待于進(jìn)一步提高。
8. 至于外觀粗糙，漏油、漏水、漏氣等老問題仍然不同程度的存在。
五、 主要參考文獻(xiàn)
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