數控車床的發展趨勢

劉鑫

摘 要：對主要進口數控車床企業產品分析，提出數控機床的發展趨勢，對國產產品發展方向提出建議。

關鍵詞：數控車床 發展 高速化 高精度 復合化

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0117-01

車削類機床是應用最廣泛的機床之一，伴隨機床相關上游行業的發展，現代數控車削機床明顯的呈現出高速度、高精度、復合化的特點。下面通過對馬扎克、大隈等世界著名車床生產廠家產品分析，對高速度、高精度和復合化進行著重介紹。

1 馬扎克產品在國內市場具有良好的口碑和極大的市場銷量

下面介紹馬扎克車削類產品線型譜規劃。

馬扎克1000 mm以下加工直徑臥式車床主要分布有QTN（S）系列和ST（N）系列兩個大系列，此外還有緊湊型，多主軸多刀塔等一些低端或高端配置。

（1）QTN系列加工直徑范圍280～580，屬于高效、高精的新一代標準機型，可以選配動力刀塔、副主軸、Y軸等結構。QTS只有動力刀塔選配，屬于機械參數與QTS相同，但控制系統配置略低。QTN系列的主要特點有以下幾點。

①平床身斜床鞍結構，工藝性好。

②采用電主軸單元和動力刀塔，具備C軸，具有高效率的車削和銑削能力。

③各軸均采用直線導軌和滾珠絲杠驅動，加工裝配簡單，進給速度可達30 m/min。

④整體外防護，簡潔而不失厚重。

（2）ST系列加工直徑范圍620～910，屬于高剛性、高效率的強力重切削機床，主要針對長型、大口徑零部件加工。STN系列采用馬扎克MAZATROLmatrixNEXUS數控系統，有動力刀塔配置形式。ST（N）系列的主要特點有以下幾點。

①整機采用45°斜床身、15°床鞍的滑動導軌結構，剛性好，適合中大型零件的重切削加工。

②主軸配置形式多，可以配置最大530的主軸通孔。

③主軸輸出扭矩大，最高達到6000 nm左右。

④除上述產品外馬扎克還擴展了如下低端和高端產品型號。

大隈車削機床市場仍可度高，其機床以剛性好著稱。LBⅡ系列硬軌車床采用斜床身機構形式，主軸轉速高，加工過表面質量達到0.8um，主軸有標準和高剛性兩種配置形式，廣泛使用于軸類盤類零件的加工。

2 高速化

隨著內置電機和直線電機技術、高速精密滾珠絲杠等的發展，現代機床高速化主要體現在主軸轉速越來越高，移動速度越來越快兩方面。上述廠家產品除了在低端配置和大型車床中使用交流伺服電機外，主流車床基本都采用電主軸結構形式。內置電機主軸沒有中間傳動結構，使得主軸轉速比傳統主軸轉速高25%左右，同時輸出恒功率轉速比一般都達到4、甚至可達8，從而使一種主軸適用的工具直徑范圍更大，減少了機床的規格，使得傳統的機床規格劃分顯得過細。另一方面機床的移動速度在采用滾動導軌時30 m/min成為了行業標準配置，采用滑動導軌的移動速度也都在20～25 m/min，森精機部分產品達到30 m/min，而DMG公司采用直線電機后速度更達到60 m/min。

3 高精度

現代數控系統核心頻率的提高使得納米級以上控制成為主流，加工表面質量得到極大提高。上述廠家主流產品進給軸的定位精度、重復定位精度均穩定的保持在u級，工件真圓度達到u級以下，機床主軸動態性能非常出色。控制機床的熱變形對加工精度的影響成為了各個廠家技術核心。目前控制熱變形方式可歸納為如下：（1）機床熱變形系統補償技術。（2）液壓站、油冷機、變壓器等熱阻隔（流通）。（3）絲杠、導軌、床身、主軸箱等的主動冷卻等。（4）床身均衡變形控制等手段。

4 復合化

現代車床為適用高效率生產要求，一次裝夾完成盡量多的工序，配置動力刀塔，具備銑削能力已經成為主流，動力刀塔加C軸結構能夠滿足一般軸類件的銑削要求。復合化正在改變人們對傳統繼承劃分認識。目前高端車床比較常見的復合化結構主要有配置雙主軸、雙刀塔、Y軸、增加B軸等。配置Y軸和B軸的車床有接近加工中心的銑削能力，同時能夠應對復雜零件加工。馬扎克的QTN系列，大隈的SPACE TURNLB系列，森精機的NL系列，DMG的CTX系列等均實現同平臺產品配置橫向多樣化發展，中村留在車床的復合化方面結構形式多樣，規格齊全。

此外現代數控車床也更加注重自動化，綠色環保，智能化等。

5 結論

為避免同質化競爭，保證適當利潤，產品應以中端車削中心為核心主打產品，向下適當兼顧數控車削機床。在基本完成產品型譜開發后，具備主軸等關鍵零件加工能力后，進行機械主軸的自行開發和設計。

數控車削中心開發的技術核心是動力刀塔，動力刀塔的發展是車削中心必須突破的關鍵技術，同時動力刀塔也是車削中心的高利潤點。可以在適當技術儲備后進行開發。

車削電主軸的裝配技術是車削中心的另一項關鍵技術。在突破動力刀塔和電主軸兩項關鍵技術后再向多主軸多刀塔高復合化的車削機床發展。

參考文獻

[1]K2011機床綜合樣本.

[2]ORI SEIKI NL series車床樣本.

[3]UMA LB 系列機床樣本.

[4]王愛玲.現代數控機床[M].國防工業出版社，2009（3）.