當前由于機床制造技術的迅速發(fā)展,機械制造領域正在醞釀著巨大的變化。數(shù)控機床發(fā)展成多軸機械加工中心,集約各種工序為一體,明顯地縮短了輔助時間,提高了生產(chǎn)率,同時減少了工件的裝夾次數(shù),提高了加工精度。
綜上所述,當前機床的發(fā)展目標應是:減少工序的更換,明顯提高效率;趨向于工序集約,易于提高精度;使用復合刀具、球頭立銑刀等先進工具,可提高每單位時間的切削量;走刀速度加快,切削效率提高;能減少銑削后的打光工序;切削工具、托板的自動交換,自動化程度高,輔助時間顯著縮短;由于復雜零件容易加工,促進零件結(jié)構(gòu)的改進等。從航空航天的角度看,普遍認為機床的這種發(fā)展,非常適合于單件小批量生產(chǎn),所以迅速地、較多地在單件小批量生產(chǎn)系統(tǒng)中充實了這些裝備,實踐也表明了自動化的設備是符合航空航天系統(tǒng)制造技術發(fā)展的需要的。
當然,從提高生產(chǎn)率的角度分析,除了自動化加工以外,仍然存在著如何更進一步、更合理地利用各種技術進步的問題。從機床的發(fā)展觀察,機床主軸的高速化顯著地提高了轉(zhuǎn)速,高于0000r/min的機床已經(jīng)比較普遍。軸承技術的進步,為此提供了可能。主軸的發(fā)展,最突出的是電主軸已經(jīng)商品化。
主軸的潤滑技術十分關鍵,受到各方面的關注。多年來,從油脂潤滑發(fā)展到油霧潤滑、油氣潤滑、環(huán)下(under-race)潤滑,甚至冷風潤滑等。伴隨著高速主軸的發(fā)展,油脂潤滑已經(jīng)不能適應,油霧潤滑由于污染的原因使用也在減少,現(xiàn)在使用最為廣泛的是油氣潤滑,更合理的是環(huán)下潤滑,使關鍵的內(nèi)環(huán)得到了更好的潤滑。潤滑性能的提高,使?jié)L珠軸承也能承受70000r/min的高轉(zhuǎn)速。美國原來在機床主軸上采用的是ABEC7級高精度軸承,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到ABEC9級,說明軸承的精度提高是必須的。
由于材料的發(fā)展,又出現(xiàn)了陶瓷滾珠,使得滾珠軸承的性能更加提高,這也是保證主軸高速化的需要。在提高主軸轉(zhuǎn)速和精度方面,也有采用氣浮靜壓軸承或者液浮靜壓軸承的,而磁力軸承則能達到更高的水平。
幾年前,美國J&L和Ingersoll公司推出了采用直線電機的高速機床,引起巨大的反響,在加大走刀速度方面起到了滾珠絲杠達不到的速度,但是當時因為成本太高,在具體的應用上,較多出現(xiàn)的是加大絲杠的螺距,增加頭數(shù),或者制造成中空的大直徑絲杠,通以溫控的水,保持適宜的溫度。
也有主張采用靜壓絲杠的,但是從性能上仍有比較大的差距,它最高可以達到加速度1~1.5g,而直線電機可以達到10g以上。后來由于直線電機制造技術的進步,其成本明顯降低,應用明顯增加,F(xiàn)在在電火花機床上也采用了直線電機,如日本的SODICK甚至采用3個直線電機。只有走刀的高速化,高速加工才能真正得到實現(xiàn)。當然,圍繞高速加工仍有一系列的技術需要解決,例如,托板交換、工具交換的速度也要增大。