什么是机床?
其实,如果要追溯机床的发展历史,我们可能要追溯到几千年前,因为在广义的定义下,所有不是人力驱动、用于加工的刀具都可以称为机床。但是现在我们介绍的“机床”特指制造中使用的动力驱动的固定机械设备,可用于将金属或其他材料加工成零件。工业过程中的机床主要包括金属切削和金属成型,不同类型的机床可以根据不同的刀具和运动方式完成不同的指令。金属切削的功能是去除金属加工材料,包括车床、钻床、铣床和非传统加工工具。金属成型是将金属塑造成一定形状,如压力机、液压机等。
除了工业革命带来的工业需求,机床的发展也在最近的信息革命浪潮中掀起了另一波高潮。事实上,机床的数字化很早就出现了。在计算机刚刚诞生的1950年代,第一台数控机床诞生了,可以说是当时非常先进的产品。所谓的数控机床(NC机床)配备了数控数控系统,在机床工作台上具有管理功能。通过输入相关数值,计算机操作后发出命令,让机床进行切削刀具运动、换刀、主轴操作等。但遗憾的是,计算机应用于机床后,机床的研发大多是针对机床本身的机械装置和控制性能,很少通过改进软件技术来提升机床的价值。
1990年代,为了应对越来越复杂的工业过程,机床的结构日益复杂,五轴机床和复合机床相继出现。虽然配备多种功能的机床非常方便,但对用户来说并不是很友好。直到那时,机床制造商才意识到软件辅助的重要性,因此他们将重点转移到如何使用软件来更好地帮助用户。操作并发挥机床的最佳性能。到目前为止,大多数机床都配备了诊断监控和安全保护等功能。如今,在智能化的潮流下,他们又开始了一波动荡的转型。它正朝着网络结合、虚拟与现实融合的方向前进。
机床产业链
世界三大机床生产国分别是中国大陆、日本和德国。纵观全球趋势,我们可以发现,机床的生产基地由于其巨大的内需市场,逐渐从欧洲转移到亚洲,特别是中国大陆,近年来突飞猛进。
机床的上游工业包括滚珠丝杠和直线滑块等零件的生产。由于机床工艺复杂,所需零件数量多,大部分由不同的零件制造商铸造,然后将零件交给加工厂进行加工。有很多方法,如车削,铣削,磨削,电火花加工,齿轮加工和激光加工。加工后的部件随后移交给机床制造商进行设计、集成和组装,以及完成后的质量控制测试和销售。
机床可用于不同领域的机械制造,如航空航天、国防、汽车、生物医药、电子等行业。接下来,以汽车行业为例,说明机床对行业的贡献。
汽车行业的机床
世界上60%至70%的机床用于汽车工业。无论是车辆装配还是汽车零部件,先进的机床及其组成的生产线都非常受欢迎。机床的购置通常占固定资产总投资的2/3,因此直接影响汽车的制造成本。
在汽车的装配过程中,钢板首先通过冲孔机压入汽车的外壳,这涉及到汽车的表面和线性设计,以及模具的冲压设计,然后经过焊接、车门和车盖安装等步骤, 等,然后组装发动机,变速箱和减振系统,最后是内饰,液压系统,燃油系统和车轮。
上述零件、模具、系统等。都是由前段的机床加工而成,后一段的装配过程也有机床的参与,可以说是一个非常重要的应用。此外,机床也起到了推动生产过程的作用,如“铝轮辋自动化系统”。通过自动化生产线,每四分钟即可完成内轮和外轮的高效生产。铁轮辋升级为当今常用的铝合金轮辋。
机床的未来发展
为了满足行业对更优质工艺的需求,全球机床制造商的发展趋势主要有两个主轴:一个是提供高性价比的高质量产品,另一个是定制的系统集成和服务。
- 高性价比的综合机床
在机床本身的硬件升级方面,机械臂与机床的结合和自动化过程可以大大降低人员成本,逐渐成为各个机床制造商的主要产品。一台机床可以执行不同类型的加工操作。这种“多任务型”复合机床已逐渐成为满足灵活市场需求和小型多样化生产需求的必备机床。此外,还有一些厂家为了迎合未来材料替代的趋势,特别是针对航空航天领域飞机的轻量化改造,朝着开发机床进行复合材料加工的方向发展。在技术演进和工业需求下,机床已经从过去的单一专业功能转变为更复杂的多任务集成。
- 定制化系统集成与服务
机床的发展也顺应了智能制造和智能自动化的顺风车,正朝着软硬件结合的方向发展。配备具有高技术价值的控制器,除了提高处理精度、采集数据和分析产品使用情况,实现各种辅助处理和管理功能外,还可以通过网络诊断进行远程维护。为客户定制定制系统服务,助力实现更高的生产效率。
未来,机床可以处理更精细的加工,应对各种灵活多样的加工方式,向智能化、低耗化方向前进,继续在机械行业发挥关键作用。