机床总体方案设计技术的提出是为了满足现阶段各个企业在自身的科技含量以及设计技术、手段方面的需求和提升, 从而在设计速度方面得到加快的同时, 设计质量以及竞争力也得到了提高和增强。
1 我国机床设计现状和存在的问题
机床在世界范围内的产量数我国遥遥领先, 然而, 其竞争水平在国际市场中依然较为低下, 这样就使得国内市场将出现以下两方面严峻的现象: (1) 各种类型的机床产品尤其是数控机床在我国市场中有很广阔的需求空间。 (2) 国外机床产品的销售量在市场中占据很重要的地位, 而大量的国产机床销售却处于瘫痪状态。上述两种现象产生的原因不仅单纯的包括产品的制造质量、经营模式以及促销方式, 而且更为重要的一个原因就是不能及时针对用户的需求提供满意的产品。以下几个方面就详细的陈列了该项问题:国外若干技术成熟的机床厂开发基型产品的循环时间约是6～9个月, 其中设计时间的约数是1.5～2个月, 仅占循环时间的25%;然而, 就我国机床厂而言, 截止现在, 开发同类基型产品的循环时间约是15～18个月, 其中设计时间的约数是5～8个月, 其设计时间就占总循环时间的40%左右。我们可以看出, 不仅是国内产品开发的总循环时间与国外先进水平之间的距离很大, 而且设计所占据的时间比例也与国外一些先进水平同样存在着不可否认的差距。
造成我国工厂错过新型产品投入市场的机遇的可能性是: (1) 设计的科学解析用具很少。 (2) 直观经验以及类比设计是很多自行开发的新型产品的基础, 致使降低了设计一次性成功的把握性。为了满足和应变用户的需求, 例如:用户在订货过程中不但会时常依据自己的需要提出若干种特别性的要求, 而且还会有个别用户在产品就要投产时临时性的提议若干类要求;出于这种可能性的需求, 即使对设计以及相关的技术文件、图纸进行快速的变型和整改。在我国, 这项整改工作除了需要机床厂通过手工操作, 工作时间最少有1～2个月外, 还通常会有因这些文件和图纸的范围涉及很多部门而出现的疏忽和漏改的现象, 进而产品的质量以及交货时间得到了影响;然而, 在国外, 通过计算机的协助, 该项整改任务通常情况下只需一天到多七天的时间。
2 解决问题的可能途径
2.1 适于设计人员操作的和开放的C A D应用软件
C A D应用软件系统是一种开放环境, 即使设计工作者能够依据本身产品研发的需求, 简洁的整改和弥补软件系统, 创建属于该企业的运用软件系统, 同时, CAD应用软件系统应当引用特征建模技术、具备完善的图库框架等, 并与企业的管理、制造等创建互换信息的节点。
2.2 机床总体方案的设计软件
确保产品布置的合理性、特性及功能整体的优越性以及成本的经济性的重要关节就是机床整机的总体方案设计。然而, 传统上的机床整机总体设计方案通常以人的“智慧”为依存, 由于其通常以人的意识为运转, 所以产品质量的优越将受到其直接性的影响。伴着CAD技术、设计方法学的成熟和计算技术的研发和拓展, 同时为了满足市场上日益激烈的竞争的需求, 务必研发和开展, 一方面要以知识为基础;另一方面又需具备总体方案设计软件。
2.3 整机结构优化方法
机床整机整体结构的优化着重从确保整机的特性和功能方面进行探究。这个范围里包括了核实载荷以及边界条件的问题、建模的算法问题和设计工作者直接参加运用及解析的问题。仿真技术在此空间的成熟和发展, 促进整机特性及功能评析体现的越是系统和清晰, 即使设计工作者的科学演算解析和经验很好的合为一体, 进而促进结构设计的新创意、新进展。
3 提高国产数控机床设计可靠性的主要途径
数控系统、伺服系统、机床本体是数控机床的三个重要构成成分。数控系统的设计可靠性在很大程度上决定了数控机床的设计可靠性。引用模块化硬件的构造模式是现代数控机床的数控系统的一种倾向。不同功能的模块构建可按照不同数控的数控功能的需求进行选取。最大程度的增强数控系统的可旅性的方式即为:以通用化、优化和标准化为原则并以其作为导向, 对功能模块进行探究和创造。当前, 我国自行设计、研发的数控系统还需从以下一些功能对其进行完善: (1) 直接加工功能。 (2) 人机语言互换功能。 (3) 机床维护功能。 (4) 机床出现问题时的自行诊断功能等, 通过上述一些功能的协调和配置, 一来, 可以把机床在运用和保护方面出现的繁复性得到降低, 二来, 数控机床投入生产和运用的可靠性得到极大提高。
数控系统与机床本体间的电传动关节就是伺服系统。提高伺服系统的设计可布性对提高数控机床整机的可靠性存有极为重要的意义, 原有在于, 数控系统的可靠性得到突飞发展和渐渐成熟的同时, 数控机床的技术指标通常又由伺服系统的动态和静态性能进行抉择。截止现在, 伺服技术在以下几个方面取得了重要的成就: (1) 直流驱动被交流驱动替代。 (2) 模拟控制被数字控制替代。 (3) DSP的延伸和引用。
一直以来, 我国数控机床的功能部件在质量、可靠性以及品牌上出现的缺陷等问题的原因在于, 我国只注重主机的研究和创建。故而, 积极发展功能部件的研究和创建应是我国极力开展的话题。大力推进功能部件产业的发展, 就细微机械部件特性的功能部件, 争取经过短时期的发展, 在性能、质量以及可靠性上同步乃至超越国外品牌。国内机械制作工业沿着稍密化、集成化、智能化、柔性化以及自动化方向突飞猛进的推进和开展, 数控机床在国内的需求存在着广阔的空间, 良好的拓展和壮大的机会为我国致控机床产业敞开了大门。国外生产的致控机床在我国成为WTO的成员之后, 将大踏步的走进我国市场, 为国内市场的竞争性发展拉开了更加激烈的序幕。故此, 我们不难看出, 为了确保数控机床工作的可靠性, 提升逐日紧张的市场竞争力, 推进机械工业的突飞发展, 就增强数控机床的设计可靠性而言, 对它们的意义深远。
摘要：首先, 本文针对我国机床设计现状和存在的问题进行了阐述, 并简洁的分析了造成此类现象的原因, 其次, 提出了解决国内机床设计现状和存在的问题的途径, 即开放的CAD应用软件、机床总体方案的设计软件以及整机结构优化方法。文章最后通过条理性的阐述提出了增强国产数控机床设计可靠性的主要途径。
关键词：数控机床,整机结构,优化设计
参考文献
[1] 严爱珍.机床数控原理与系统[M].北京:机械工业出版社, 2001.
[2] 休小春.数控车床编程与操作[M].广州:广东经济出版社, 2002.
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