可重构机床简介
并联机床和可重构机床的发展
并联机床和可重构机床的发展并联机床基于Stewart平台原理的并联机床，目前在国际上一般称为并联运动学机器(Parallel Kinematic Machine, PKM)，过去中国也称其为六条腿机床或者虚拟轴机床。
由于并联机床是机床结构的重大革新而具有许多优点，自1994年美国Giddings & Lewis公司在芝加哥国际机床展览会上首次展出名为VARIAX(变异型)加工中心的这种机床以来，倍受各国重视，比如欧盟就设立了PKM科研专项，在历届着名的国际机床展览会上都相继展出了一些经过改进的新产品，中国的高等院校与机床制造商也合作推出了几种形式的并联机床。
总之，无论国际还是国内现在都在大力推进并联机床的实用化。
图1传统的金属切削机床，本质上是“串联”机构。
而图1所示的基于Stewart平台的典型纯并联六自由度机床，相对传统机床来说，具有如下优点：硬件结构简单，刚度/重量比大，制造成本相对较低；运动部件轻，惯性小，响应速度快，易於实现高的速度和加速度；配置灵活，在动平台上可以选配不同的工作头(旋转刀具头、高能束加工头、测量头等)来进行不同的作业；理论上运动和定位精度可以达到很高，这是由于六根变长杆长度变化的误差对动平台空间位置精度的影响，不是像传统机床那样累计迭加而是具有均化倾向。
不过，并联机床也存在一些缺点和问题，例如：其动平台在工作空间的运动，要通过从虚轴空间(并不存在的运动座标轴)到实轴(变长杆长度)空间的非线性映射来实现，而且实轴空间存在深度耦合，因此其控制软件要比传统机床复杂；在相同的外观尺寸下，其有效工作空间要比传统机床小得多且不直观，特别是动平台主轴头能实现的最大姿态角一般小于30°；虽然并联机床的空间定位精度理论上可以达到很高，但实际上受一些因素的制约，比如其关键元件高精度铰关节的设计制造仍较困难等原因，迄今其动平台的空间位置精度基本上还处于10微米级的水平。
为了解决并联机床工作空间小、特别是主轴头姿态角严重不足影响5轴联动加工能力的问题，世界上相继推出了各种不同串并联组合的所谓混联机床，其中最常见的是由三自由度并联机构实现平动和由传统串联机构实现转动的混联机床，从而使平动和转动解耦。
可重构螺旋球窝加工机床研究
（ ） 块性 ： 重 构 机床 的特 点决 定 了 它必 须 采 用模 ３模 可 块 化 设计 。模 块 化结 构 使 得在 现 有 的 机床 配 置 中添 加 与
可重 构 制 造 系统 通 过 配 置 合适 功 能 的机 床 ，对 给 定
范围的生产需求提供定制化柔性 ， 当需求变化时 ， 在最大 取 消 功 能成 为可 能 ，模 块 化结 构 同时 也提 高 了机 床 的 可
而传 统 的生 产制 模 式根 本 无 法适 应 这种 变 化 。
对机床组成部件或模块 的重组与更替 ，调整其加工功能
和某 些 性 能 ， 时 、 及 高效 地 满 足 工序 需 求 的变 化 。要 经 常 对产 品 的 功 能 、结 构 和布 局进 行 重 组 以适 应 序 需 求 的
ｏ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｒ ｃ ｎ ｇ ｒ ｂ ｅ ｓ ｉａ ａ ｌ ａ ｄ ｓ ｃ ｅ ｃ ｉ ｉ ｇ ｔ ｏ ｓ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｏ ｅ ｏ ｆ ｕ ａ ｌ ｐ ｒ ｌ ｂ ｌ ｎ ｏ ｋ ｔｍａ ｈ ｎ ｎ ｏ ｌ．Ｄｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｄ ｓ ｇ ｉ ｇ ｐ ｒｓ ｉ ｒｎ ｈ ｅ ｉ ｎ ｎ ， ａ ｔ ｆ ｍｉ ａ ｉ ｔｏ ｈ ｕ ｄ ｂ ｏ ｓｄ ｒ ｄ ａ ｌ ｖ ｒａ ｉ ｎ ｓ ｏ ｌ ｅ ｃ ｎ ｉ ｅ ｅ ．Ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｍｏ ｕ ｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｄ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｏ ｆ ｕ ａ ｉ ｎ ｃ ｐ ｂ ｌｔ ．Ｔ ｅ ｙ ｃ ａ ｉ ａ ｄ ｌ ｓ ａ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｒ ｃ ｎ ｉ ｒ ｔ ａ ａ ｉ ｙ ｈ ｇ ｏ ｉ ｃ ｍｂ ｎ ｔ ｎ ｏ Ｌ ｎ ｏ ｃ ａ ｓｓ ｌ ｃ ｅ ｓｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｙ ｔ ｍ ｆｔ ｅ ｍａ ｈ ｎ ． ｏ ｉ ａ ｉ ｆＰ Ｃ ａ ｄ ｔ ｕ ｈ ｐ ｄ ｉ ｅ ｅ ｔ ｄ ａ ｈ ｏ ｔｏ ｌ ｇ ｓ ｓｅ ｏ ｈ ｃ ｉ ｅ ｏ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ０ ｇ ｒ ｂ ｅ ｓ ｉａ ａ ｌａ ｄ ｓ ｃ ｅ ； ｃ ｉ ｅ ｔ ｏ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｒ ｃ ｎ ｕ ａ ｌ ； ｐ ｒ ｌｂ ｌ ｎ ｏ ｋ ｔ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｌ
智能制造中的可重构机床系统设计与控制技术
智能制造中的可重构机床系统设计与控制技术智能制造是当今制造业的重要趋势之一，而可重构机床系统则是智能制造的重要组成部分。
本文将探讨可重构机床系统的设计与控制技术，并分析其在智能制造中的重要性。
一、可重构机床系统的概念及优势可重构机床系统是指一种具有多种工艺功能，能够实现自动快速工艺转换的机床系统。
它具有以下几个优势：1. 高效性：可重构机床系统能够在不需要人工干预的情况下完成多种加工工艺，从而提高了加工效率。
2. 灵活性：可重构机床系统能够根据生产需求快速调整加工工艺，从而满足不同客户的需求。
3. 经济效益：可重构机床系统能够节省设备投资和生产成本，提高设备利用率。
二、可重构机床系统的设计技术可重构机床系统的设计技术主要包括以下几个方面：1. 整合不同的加工工艺：对于不同的加工工艺，可重构机床系统需要设计相应的加工工具和加工方案，以实现自动快速转换。
2. 统一的机床控制系统：为了实现快速转换，可重构机床系统需要采用统一的机床控制系统，可以通过软件控制实现加工工艺的转换。
3. 可重构结构设计：可重构机床系统的结构应当具有可重构性，使其能够容易地实现加工工艺的转换，并减少转换的时间。
4. 安全性设计：可重构机床系统需要考虑安全因素，使用应急停止装置和限位开关等安全设备，以保证操作人员的安全。
三、可重构机床系统的控制技术控制技术是可重构机床系统的核心技术之一，主要包括以下几个方面：1. 多轴伺服控制技术：可重构机床系统需要采用多轴伺服控制技术，以实现高精度的加工。
2. 快速转换技术：可重构机床系统需要采用快速转换技术，使其能够在短时间内完成加工工艺的转换。
3. 实时监控技术：可重构机床系统需要采用实时监控技术，以便在加工过程中及时发现问题并进行处理。
4. 多功能控制技术：可重构机床系统需要采用多功能控制技术，能够支持多种加工工艺，并提高加工效率。
四、可重构机床系统在智能制造中的应用可重构机床系统在智能制造中具有重要的应用价值，主要表现在以下几个方面：1. 提高加工效率：可重构机床系统能够在不需要人工干预的情况下，实现多种加工工艺，从而提高了加工效率。
发展可重构的机床值得重视
口部 分 的 连 接 ，通 常使 用 螺 钉 连 接 ，找 正好 以后 拧
紧 ，加 上 夹 紧力 ，这 样 ，模 块之 间建 立 了机 械 连 接 。 这 是 一种 可靠 的廉 价 的连 接 方 案 。但 在 交 换 模 块 时
图 ２ 在 Ｆ ０型 机 床 基 础 上 开 发 的 三 种 机 械 接 口平 ４
件 既可 以直 接 从 一 台 机 床送 到 另一 台机 床 ，也 可 以 人 工通 过 缓 冲 装 置 与 机 床 相互 连接 。 图 ３表 示 完 整
台 可 能 的 配 置 示 意
为 了 能 加工 复 杂 部 件 ，常 常 必 须综 合 应 用 很 多
Ｗ Ｍ ＥＭ ４期 ２ １ ０ ０年 ８月
产 品 与技术 Ｐｏ ｕ ｔ ｒｄ ｃｓ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ ｅｈ ｏ ｇ ｏ
不 同工 艺 ，这 就 要 通 过许 多设 备 的链 接 来 实现 。工
要 转很 少 几 转 ，然 后 紧接 着 在 啮合 斜 面 上平 行 向外
压 紧 ，并 完 成 插 入 过程 ，夹 紧 模 块 以规 定 的夹 紧方 式 自锁 地夹 紧 ，并 按形状 补 充定心 ，保持 平面 压紧 。
研 究成 果 。近 来 德 国卡 斯 鲁 尔研 究 中心 又 在这 方 面 进行 了实 用 性 研 究 ，开 展 了题 为 “ 向多 工 艺 的 可 面 重 构机 床 ” 的研 究 ，开 发并 试 验 了机 床 重 构 的各 种 不 同 的方 法 和辅 助 手 段 。其 基 本 思 想 是 可 购买 没 有 柔性 的机 床 ，然 后在 需 要 时 ，再 改 造 成适 合 新 的加 工要 求 的机 床 。这样 的 机床 总是 能 准 确 而 最佳 地 适 合所 加 工 的产 品 ，几 年后 产 品有 了变 化 ，再进 行 机 床重 构 。这 个 方 案 的好 处 是 不 考 虑 柔 性 成本 ，也 没 有冗余 功 能 ，有 利于 降低机 床价格 。 为 了实现 机床 重 构 ，机 床必 须 配备 相应 的接 口 ， 能使 整 套 加 工 模 块 或 坐标 轴 实 现 互 换 。这样 ，在 现 实 的机 床 方 案 上 就 能 实 现工 艺 转 换 ，如从 铣 削换 成 磨 削 ，或 者 更 换 一个 带 附加 摆 动 轴 和 直线 轴 的加 工 模 块 。可 是 ，这 种更 换 或改 装 ，一 般 要停 机 好 几 个 星期 。而 将 来 ，可重 构 的机 床 模 块 考 虑 了统 一 接 口
《开放式数控系统可重构技术研究》
《开放式数控系统可重构技术研究》一、引言随着制造业的快速发展，数控系统在机械加工领域的重要性日益凸显。
开放式数控系统作为数控技术发展的重要方向，其可重构性、灵活性和可扩展性成为当前研究的热点。
本文将就开放式数控系统的可重构技术进行深入研究，分析其重要性、现状及发展趋势。
二、开放式数控系统概述开放式数控系统（Open Numerical Control System，ONCS）是一种基于开放架构的数控系统，具有可重构、可扩展、模块化等优点。
与传统的封闭式数控系统相比，开放式数控系统在实现通用性、兼容性和灵活性等方面具有显著优势。
本文研究的重点在于开放式数控系统的可重构技术，该技术有助于实现系统的快速升级、功能拓展以及多轴联动控制等高级功能。
三、开放式数控系统可重构技术研究现状目前，国内外学者在开放式数控系统可重构技术方面取得了诸多研究成果。
从硬件角度来看，研究主要集中在高性能的控制器、高精度的传感器以及高效率的驱动器等方面。
从软件角度来看，研究则集中在模块化设计、多任务调度、实时性保障以及可重构算法等方面。
此外，国内外许多知名企业和研究机构都开发了各自的开放式数控系统平台，为可重构技术的研究提供了丰富的实践经验和理论基础。
四、开放式数控系统可重构技术的关键问题在开放式数控系统的可重构技术中，存在一些关键问题需要解决。
首先，如何实现系统的快速重构，以满足不同加工需求和工艺要求；其次，如何提高系统的模块化程度和兼容性，以降低系统的复杂性和维护成本；再次，如何保障系统的实时性和稳定性，以确保加工过程的顺利进行；最后，如何实现系统的智能化和自动化，以提高生产效率和加工质量。
五、开放式数控系统可重构技术的解决方案针对上述关键问题，本文提出以下解决方案：1. 优化模块化设计：通过优化模块化设计，将系统划分为多个独立的模块，每个模块具有特定的功能。
这样可以根据实际需求进行快速重构和功能拓展。
2. 引入先进的算法：通过引入先进的可重构算法和优化策略，实现系统的快速重构和实时响应。
可重构机床及其关键技术
（ 修 改穑 日期 ：０ Байду номын сангаас １ — ０ 收 ２０ — １ ２ ）
参 加会 议 的人员 看 ， 重构 制 造 已经 成 为 国际 学 术 界 可
和企业 关 注 的重 点 。可 重 构制 造 系 统 涉 及 的 内 容 很 多 ， 中最 重要 的 一项 内容 就是 可 重构 机 床 （ ｅｏｆ ． 其 Ｒ ｃｎ ｇ ｉ ｕａｌ Ｍ ｃｉ ｏｌ， Ｍ ） 研 究 和 开发 ， 的 成 功 对 ｒ ｅ ａｈ ｅＴ ｏ Ｒ Ｔ 的 ｂ ｎ ｓ 它 实现 可 重 构 制 造 系 统 和 敏 捷 制 造 具 有 决 定 性 的 意 义 。到 目前 ， 重构 机 床 的 理论 研 究 已取 得 一 定 的 可 进展 ， 并且取 得 一项 发明专 利 ， 但整个 研究 工作 还役 有
１ 概 述
２ １世纪 的制造 企 业 面对 的是 动 态 多 变 的 市场 环 境， 用户 要 求 在 最 短 的时 间 内获 得 “ 性 化 ” 产 品 。 个 的 因此 ， 造企 业应 该也 必须 发展 多品种 、 制 小批 量生 产技 术（ 或大 规模 客户 化制 造 ） 在 “ 快 、 好 、 便 宜 ” ， 更 更 更 的 竞 争 中找 到 自己的最佳 位置 。敏 捷制造 是美 国人 于 上 世 纪末提 出 的制造 企业 发展 战 略 ， 捷 制 造 企 业 的 主 敏 要 特征 之一就 是 工艺 过 程 和 制造 系统 的可 重 构 性… 。
２ 可 重构 机 床 的 基本 概 念
可重 构机 床也是 一种 模 块化机 床 ， 它集专 用机 床 、 组合机 床 和数 控机 床 的 优点 于 一 身 ， 同时 避 免 了它 们 的不 足 。它具 有 以下 一 些 基本 特 征 ： 床 是 由一些 基 机
智能制造中的可重构制造技术研究
智能制造中的可重构制造技术研究一、前言随着信息技术和自动化技术的发展，智能制造已成为当今制造业的发展趋势之一。
可重构制造技术作为智能制造技术的重要组成部分，已逐渐走入人们的视野。
本文旨在系统介绍可重构制造技术在智能制造中的应用及研究现状。
二、可重构制造技术的定义与特点可重构制造技术（Reconfigurable Manufacturing System，RMS）是指在某种程度上开发了柔性制造的自适应能力的制造系统。
其特点主要有以下几点：（1）可重构配置结构，可改变生产线组合方式和功能；（2）可重构控制策略，可灵活掌控生产过程；（3）可重构生产设备，可改变部件的加工方式和工艺。
三、可重构制造技术的分类根据可重构制造技术的应用领域和具体形式，可将其分为以下几类：（1）可重构加工中心可重构加工中心是一种无论在加工对象、加工方式、工艺等方面都可以通过给机器加动态功能来适应用户需求的机器。
其特点包括：集成化、智能化、柔性化、可重构化。
（2）可重构机床可重构机床是一种具备智能化提及精度控制、柔性部件变换和自适应控制等能力的机器。
其特点包括：工艺重新配置、精度控制、动态校准、寿命增长。
（3）可重构生产线可重构生产线是一种动态适应技术，适应的是生产线的产品、设备、流程和控制策略等重要因素。
其特点包括：柔性条件、流水线设备柔性配置、控制策略柔性化。
（4）可重构机器人及自主系统可重构机器人是一种以机器人为核心，具有从事生产任务和实现自主决策两大功能平台。
其特点包括：组合、灵感、结构、语言和控制五个方面可变性。
四、可重构制造技术的应用随着智能制造的广泛推广，可重构制造技术已经得到广泛应用，主要应用于以下领域：（1）飞机制造目前，可重构制造技术在飞机制造领域的应用已经非常成熟，主要体现在流水线柔性化、重构装配线和柔性机器人结合应用等方面。
（2）汽车制造随着汽车制造对质、量的要求不断提高，可重构制造技术的应用也越来越广泛。
可重构机床及其关键技术
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论 坛 Ｆｒｍ ★ ｏｕ
可 重 构 机 床 及 其 关 键 技 术
Ｒｅ ｏ ｆｇ ｒ ｂ ｅ Ｍ ａ ￣ ｅ Ｔｏ ｌ ｎ ｔ ｙ Ｔｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ｃ ｎ ｉｕ ａ ｌ ｃ ｏｓ ａ ｄ ｉ Ｋｅ ｃ ｎ ｑ ｅ ｓ
大学 ｆ开 ＴＣＲ ｉ ［Ｐ第一届 柔性 、 构制造 国际会议 ， 可重 从
沦 文的 来源 、 研究 深度 以及参加 会 议的人 员看 ， 可重 构制
造 已经 成为 国际学 术界 和企、 关注 的焦点 。 可重构制 造
系统涉及的内容很多，其中最重要的一项内容就是可重
构 机床 ｌ ｅｏｆ ｕａ ］ ４ｅｉ ｏｌ．Ｒ Ｔ Ｒ ｃｎ ｇｒｈ ａｈｎ Ｔ ｏ ｉ ｅ￣ ｅ ｓ Ｍ Ｊ的研 究 和 开
余功能 ， 价格还要非常低的机床类型 ， 这就是于 ２ 世纪 ０
９ ０年代 中期 提 出来的可 重构 机床 。可 重构机 床集专 用机 床 、 合机 床 和数控机 床 的优 点 于一身 ， 组 同时避 免 了它们
发 ，它 的成功对 实现 可重构制 造 系统 和敏捷制造 具有决 定性 的 意义 。到 目前 ， 一 可重构 机床 的理 论研究 已取 得 ・
＊ 根 保 庆 大 学机 械 学 院 教授 ， 士生 导 师 ． 庆 ４０４ 。 张 重 博 重 Ｏ Ｏ４ Ｗ Ｍ ＥＭ １ ２Ｏ 期 Ｏ２年 ２月
念， 然后讨 论可重 构机床 的 几项 关键 技术 ， 后提 出在我 最 国开展 可重构 机床研 究 的几点 建议 一 ２ 可 重构机床 的基 本概 念 到 目前 为止 ．金 属切削 机床 的 主要 类型有 ：专 用机
基本 特征 和 优 点 ，接 着论 述 了
可 重 拘 机 床 的 关 键 技 术 。 最 后
可重构机床及其使能技术研究
化地 满足新 的操 作需 求 。可重 构 机 床 整 个 生命 周 期 的
功能 和生产 能 力 ，在 系统 规 划 和设 计 定 义 范 围 内 ，是 动态 的和定 制 的 ，适应 不 同周 期 的 不 同零 件 、完 全 不 同的零件 或在 产品 开 发周 期 中不 可 预 测 的 产 品变 化 的 加工 。 第 二 ，可重 构机 床 由一 系列 机 床 模 块 （ 括 结 构 包 和 运动 ）集成 ，每个 机 床 运 动模 块 伴 随 着 一 个控 制 模 块 。这些 构件 块集成 在 一起形 成有 特殊 应用 的工作 站 。 同一机床 模块 能够 配 置 在 不 同 的应 用 中 ，或 通过 集 成 新技 术 、更 改 模 块 的 拓 扑 结 构 转 变 模 块 的 自身 功 能 ， 这样 大 大减少 了机 床 模块 的数 量 ，因此 也 降低 了转 换 成本 ，最 大化 的利用 机 床资 源 。 第 三 ，可 重构机 床 的模块 化特 征要求 其软 ／ 硬件 结 构均 是模 块 化 ，这 样才 能 添 删／ 改组 件 。更 进 一 步 ， 更 软／ 硬件 应该 是可扩 展 的 （ 响应 新 的加工 特征 、环境 和 需求 ） 、可更 改／ 可重 用 的 （ 于更 改 在不 同 的程 序 中 易
维普资讯
＜ 机床与 液压）２０ ． ｏ５ Ｏ２ Ｎ ． ・３ ・ ９
可 重构 机 床 及 其 使 能 技 术 研 究
许 虹 ，唐任仲 ，程耀 东
（ 江 大学生产 工程研 究所 ，杭 州 市 ３０ ２ ） 浙 ｌ０７
摘要 ：可重构 制造系统通 过快速调 节生产能力 和功能 ，来 响应市 场 和工艺 技术 的变化 。可重 构机 床是 可重 构制造 系统 的重 要组成部 分。可重 构机床为特 定的 、客户 化的操作需 求创建／ 重新 配置 ，并 当需求 变化时 ，能够 有成本效益 的转换 。本 文给 出了 可重构机 床的定 义及 内涵 和特性 ，同时 为 了达 到可重 构机 床 目标 ，研 究了可重 构机床 的一系列相关 的关键使 能技术 。
面向智能制造的可重构机床技术研究
面向智能制造的可重构机床技术研究随着人类制造技术的进步和不断革新，新的制造模式也在不断地出现。
其中，智能制造作为一个历史上前所未有的新模式，对现代化的制造业有着重要的影响。
作为智能制造的关键技术之一，可重构机床技术的发展越来越受到人们的重视。
在这篇文章里，我们将探讨可重构机床技术的发展历程和未来发展趋势，从技术、应用和前景三个方面进行分析和讨论。
一、可重构机床技术的发展历程可重构机床技术是一种新型的机床技术，它的历史可以追溯到上世纪六十年代。
在那个时候，计算机技术的发展给机床制造业带来了新的发展机遇。
可编程控制器（PLC）和数控系统（CNC）的引入，标志着计算机在机床控制领域占据了一席之地。
随着时间的推移，可重构机床技术也在不断地发展和完善。
从单一的数控机床到多样化的可重构机床，再到现在的高级智能可重构机床，技术的进步带来了制造效率的提高和产品品质的稳定。
二、可重构机床技术的应用可重构机床技术的应用主要集中在三个方面：高效加工、高品质加工和柔性制造。
在高效加工方面，可重构机床技术主要通过提高机床的加工精度和效率来实现；在高品质加工方面，通过优化机床结构，实现对产品的高精度加工；在柔性制造方面，通过灵活的设计和多种工艺的组合，实现对多种产品的加工。
总之，可重构机床技术的应用可以不断地满足制造业对高效、高品质的需求，从而提升了机床制造业的竞争力。
三、可重构机床技术的未来发展趋势可重构机床技术的未来发展趋势主要集中在三个方面：智能化、绿色化和服务化。
首先是智能化方面，随着人工智能和物联网技术的发展，可重构机床技术也将进一步智能化，实现更加智能化和自动化的加工过程。
其次，绿色化方面也是机床技术发展的趋势之一。
随着环境污染和能源短缺问题的加剧，可重构机床技术的绿色化发展将成为未来的主流。
最后，服务化方面也是未来机床制造业发展的重要趋势。
随着市场的不断变化，可重构机床技术的研发将更加有针对性，实现多样化服务，提升客户体验。
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1 研究背景与意义
1 从优化角度看
可重构机床是一种多目标优化机床,包括重构能力、资源投资和成 本效益。
2 从经济角度看 3 从柔性角度看
可重构机床是一种有成本效益的机床,因为其冗余生产能力和或功 能最小。 可重构机床是一种定制化柔性机床,与传统柔性概念不同,其柔性不 仅仅体现在能够加工多少品种的产品,更重要的是机床本身可根据 不同的工序需求升级,从而提供当前所需的功能和或生产能力。
概念内涵
1 2 6
4 从配置角度看 5 从结构角度看
可重构机床是一种对变化的需求,能够快速、经济地转换其硬、软 件,从而使机床的配置从一种型式变换为另一种型式。
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可重构机床是一种开放的、模块化结构机床,包括机械系统和控制 器。由于机械模块和控制模块粒度相同,因此能够实现机床硬、软 件的同步重构。
组合机床在很大程度上解决了 专用机床的初始投资大的问题,但它 仍然是一种刚性设计机床,对少品种 甚至单一品种的大批量生产具有经 济效益。因此,组合机床存在与专用 机床同样的问题,即难以经济地响应 品种多、批量小和生命周期短这类 需求的变化。
1 研究背景与意义
1.1.2 传统机床特点归纳
现有制造业的发展趋 势是什么？传统机床 是否能满足这种趋势？
机床应用趋势
1 研究背景与意义
1.2 可重构机床
研究和设计可重构机床的基本出发点是它将 对大批量、中等品种生产得传统机床无法达到的 经济效益。 概念：是一种以机床的资源投资、重构时间 和成本最小化为目标,利用可重构、同粒度模块化 结构的机械系统和控制器,对变化的工序需求,在最 大化地利用现有机床资源的基础上,通过快速、经 济地转换其硬、软件来重新配置,以提供定制化生 产能力和功能的机床。
6 从设计角度看
可重构机床是一种定制化机床,包括定制化柔性和定制化控制,因为 它面向工序族设计,而不是对特定工序或未知工序设计。
2 0 1
1 研究背景与意义
1.1 传统机床
专 用 机 床
组 合 机 床
数 控 机 床
1
2
3
1 研究背景与意义
1.1.1 组合机床
目的：为了缩短专用机床的设计周期,便于组 织机床功能零部件的专业化大规模生产,降低机床 的制造成本,发展了组合机床。 对于工序需求的变化,组合机床能够利用己有 的通用部件和改装部分专用部件组成满足新需求 的机床。由于组合机床使用了大量的通用零部件, 因此,在理论上它可以实现重构以适应加工对象的 变化。但由于组合机床一开始并不是为可重构设 计,当需求变化时,机床需要较长的改装时间和较高 的改装成本,且会造成整个生产系统的停滞,因而在 实际应用中组合机床并没有用于重构的目的,只作 为一种高效的专用机床来使用。
传统机床对变化的需求的设计示例
1 研究背景与意义
1.2 可重构机床
可重构机床不是传统机床的替代品,而是在新 的生产环境下对传统机床的一种有效的补充。与 传统机床相比,可重构机床是适应大批量、中等品 种生产的最有经济效益的机床。而大批量、中等 品种生产模式是当前和未来制造业发展的趋势,如 大批量定制生产。
专用机床
加工零件种类 具有经济效益的 加工规模 缺点 单一品种 大批量
组合机床
数控机床
多品种 小批量
少品种（甚至单 一品种） 大批量
难以经济地响应品种多、批量小和生 命周期短这类需求的变化
通常具有不必要 的复杂性如冗余 的于全球化经济的激烈竞争和市场喀户需求 变化的驱动,在一个产品族中以大批量生产的效率 和成本,来提供满足不同客户需求的个性化定制产 品的生产模式已经成为制造业的发展趋势,如大批 量定制生产（实质是中品种大批量生产）。 为此,机床制造企业正在增加传统专用机床和 组合机床的柔性,和研制开发高速的数控机床。但 是,这些改进方法和技术仍然是对固定的需求设计 机床,且机床配置本身不能升级和转换,因此机床通 常包括冗余的生产能力和或功能。而且,由于机床 设计难以跟上需求的变化,在一些情况下,还会发生 机床的生产能力和或功能不足的问题。