机床发展现状及趋势

机床发展现状及趋势机床生产前七大国生产产值（占世界产值85%以上）世界机床生产国排名单位：产值：百万美金20002001排名国家产值%排名国家产值%1日本8833.523.91日本7899.921.22德国6963.018.82德国7438.020.83美国3834.710.43美国4114.211.54意大利3544.59.64意大利2945.38.25中国大陆2197.05.95中国大陆2623.07.37中国台湾1898.35.17中国台湾1580.54.4世界机床出口国排名单位：产值：百万美金20002001排名国家产值%排名国家产值%1日本6907.7321日本5513.526.92德国4016.218.62德国4256.621.13意大利1779.78.23意大利1777.38.64瑞士1769.38.24瑞士1717.08.45中国台湾1532.17.15美国1388.16.87中国台湾1344.26.6台湾机床出口主要国家（期间：2002年1月~10月单位：US$1000）排名出口国家出口额%1大陆（含香港）59964151.02美国1024788.73意大利389773.34马来西亚386393.35泰国375113.2机床的种类以其用途、性能、价格等可分为多种，每个国家及各种企业都生产自己所擅长的产品。亚洲各国生产的价格低廉销路好的机种，欧洲各国生产高价格、高性能的特殊用途产品，美国则两面兼顾，日本以高性能泛用型的产品占优势。航空飞机特殊机床一般机床汽车、家电3C产业机器一般零件机床制造厂机床等级美国（传统厂商）德国日本韩国、台湾美国（新型厂）高低ComputerCommunicationConsumerElectronic机床发展趋势市场面产品面技术面•传统重切削•低价化竞争•品质稳定•通用竞争型机床•低价•可靠性•镁铝轻合金加工比例增加•曲面精度与表面粗糙度要求提高•加工效率要求提高•高速加工概念普及•现代先进机床•主轴高速化•进给高速化•高速数控装置•绿色技术现代先进机床高速机床（DN100万）高进给机床（feedrate60m/min）复合机床（立卧复合、车铣复合）并联机床（parallelstructure）超精密机床（accuracyto0.1micron）微型机床（smallsize）高速机床（Highspeedmachinetool）定义：DN值超过一百万的机床D：工件直径mm、N：转速rpm一般主轴转速在20,000rpm以上所需技术内藏式主轴、陶瓷轴承、气压轴承、电磁轴承内藏式电主轴（Integralmotorspindle）内藏式电主轴（Integralmotorspindle）采用无外壳电机，将带有冷却套的电机定子装配在主轴单元的壳体内，转子和机床主轴的旋转部件做成一体，主轴的变速完全由变频交流电机控制，使变频电机和机床主轴合二为一．混合陶瓷球轴承（Hybridballbearing）混合陶瓷球轴承．即滚动体使用热压Si3N4陶瓷球，轴承套圈仍为钢圈。陶瓷轴承具有质量轻离心力小、杨氏模量高弹性变形小、线膨胀系数小而热量产生少等突出优点。这种轴承标准化程度高，对机床结构改动小，便于维护保养，特别适合高速运行场合，它的DN值已超过2.7×106。用其组装的高速电主轴，能兼得高速、高刚度、大功率、长寿命等优点．静液压轴承（Hydrostaticbearing）主轴高速化变迁1234501970198019902000100200300DN×1041:圆锥滚柱轴承强制循环给油2:斜角滚珠轴承油脂润滑3:陶瓷轴承油雾润滑4:斜角滚珠轴承喷射润滑5:陶瓷轴承油脂润滑JIMTOF展出机床统计数据高进给机床（Highfeedratemachinetool）定义：进给速度超过60m/min的机床1950196019701980199020002010020406080100120YearFeedRate,m/min大导程滚珠丝杠+直线导轨•日本NSK公司专门为高速机床开发的HMC系列滚珠丝杠，丝杠导程几近其直径的1/2。•NSK公司也已开发出世界首例导程/直径比为3的滚珠丝杠系列（TripleLeadSeries），主要在机器人和运输设备上使用。直线电机（Linearmotor）工作原理简单地说，直线电机可以看成普通旋转电机展开呈直线。其原理与磁悬浮列车前进的原理差不多。直线电机的构成直线电机的构成直线电机伺服系统直线电机应用优缺点优点高加减速、高速化适合长行程高定位精度低噪音清洁可串并联使用缺点马达发热防尘防水结构磁气吸引力停电对策直线电机机床技术市场发展趋势日本专家预计2004年年底，直线电机机床成长至机床总体市场的15%2004年以后，直线电机机床年平均成长率为15%~20%至2010年，直线电机机床产值将超过机床总体市场的40%资料来源：日本机械工具2002年1月高速切削技术（HighSpeedCutting）高速切削技术（HighSpeedCutting）机床结构演化机床结构有限元分析立卧复合综合加工机床车铣复合加工机床车削中心具有X、Y、Z和C轴控制，可以对零件进行轴向和径向车、铣加工。对和轴线成夹角的斜面无能为力，只有请加工中心来帮忙。车铣复合机床在车削加工中心的机床上增加B轴，由B轴控制加工零件的斜面。车铣复合加工机床并联机床（Paralleltypemachinetool）并联机床并联机床高速五面加工数控机床超精密定位工作台（High-precisionpositioningtable）超精密加工机床（High-precisionmachinetool）超精密加工机床超精密加工机床微型机床（Micromachinetools）Travel50mm(forX、Y、Z)Resolution0.001m(forX、Y、Z)Accuracy0.05m(forX、Y、Z)StraightnessandFlatness±0.03m/50mmRepeatability±0.03m(forX、Y、Z)FeedbackLaserEncoderMicromachinetoolsHorizontalMiniMachinetoolVerticalmillingmachinetoolMicromachiningGeneralTrendinManufacturingMoreprecisebetterquality,betterfunctionalityMorecost-effectivebettervaluetocustomer,morecompetitiveMoreproductiveeasiermanufacturability,reducedcost