可重构机床及其关键技术的研究

软／ 硬件上有 了开放式 、 模块化结构 ， 且模块性达到设 备 最底层 ， 使 得升 级和 集成 新模 块 、 这就 新功 能 、 诊断 、 维护 非常 容易 。 １ 传 统 的通 用 机 床 。利 用 简 单 的 车 、 、 、 、 ） 铣 刨 磨 镗通用 机床 组合 ， 从事 单件 小批 量 的产品加 工 ， 对投 相 资小 ， 应 范 围较 宽 ， 本就 能干 ； 适 保 但生 产效率 低 ， 工 加 精 度受 人 为 因 素影 响 ， 常属 于 创业 原始 阶段 的制造 通 模式 ， 现代化 市 场竞争 中缺 乏生命 力 。 在 ２ 专 用 机床 、 合 机床 、 ） 组 自动流水 线 机 床 。专用 组合机床生产线是根据客户的产品质量和生产率要求 专 门设 计 的 。例 如 汽车 、 拉机 生产 线 ， 一种 典型 的 拖 是 客户化 和模 块化 机床 ， 是一 种高 效 自动化技 术装 备 ； 但 由于 其通 用 部件 设 计 时 ， 没有 充 分 考虑 拆 分后 的模 块 间 的接 口问题 ， 制造 模 块是 由标 准化 系列 化 的通 用 其 部件和少量专用部件组合而成 ， 很难保证在机床寿命 期 间 内模 块 的重 复 使用 。当企 业 产 品 品种 固定 、 大 且 批 量生 产 时 ， 专用 组 合 机床 生 产线 的成本 和生产 效 益 是最 经济 合理 的 ； 当企 业产 品更新 换代 时 ， 但 大部分 组 合机 床 不 能适 应新 产 品的加 工 要求 ， 用 可用 的部件 利 重新改 造机 床 的成本 相对 较高 ， 缺少 可行性 。
第 ２ （ 第 １０ ） 期 总 ２期
Ｎ ．（ Ｕ Ｎ ．２ ） ｏ Ｓ Ｍ ｏ１ ０ ２
机 械 管 理 开 发
Ｍ ＡＮＡＧＥＭ ＥＮＴ Ａ ＮＤ ＤＥＶＥＬ０ＰＭ ＥＮＴ
２ １年 ４ ０１ 月
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可重构 机床及其关键技术 的研究
袁建 亭， 瑞强 ， 崔 李 震 ， 吴伏 家
可重 构机 床 是 可重 构制 造 系统 的重要 成 分 ， 实 是
置 。一个 工作 站上取 消 的机床 模块 可能 在另一 个加 工 站 中使用 。
２ 现 有生产 用机床 与 可重构 机床 的相 互对 比 目前 ， 重构 机床 还 为数不 多 ， 是 它将成 为 制造 可 但 业 的一 个 里程 碑 。 因为 它 与现 有 机床 截 然 不 同， 在 它
（ 两 省 核 工业 地 质 局 二二 四 大 队 ， 西 陕 陕 西安 ７０２ ） １０ ４
【 摘
要】 阐述 了可重构机床的定义， 及其与其它机床 的对比 ， 出了可重构机床 的一些关键技 术。可重构机床技 指
术是一项非常有前景的技 术， 但其属不成熟阶段 ， 需要 我们深入研 究。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
【 词】 可重构制造 系统； 关键 可重构机床 ； 模块化 【 中图分类号 】 Ｔ ６ 【 Ｈ１５ 文献标识码 】 Ａ 【 文章编号】 １０—７Ｘ ２１ ） —０２ ０ ０３ ７３ （０ １０ ０８—３ ２
施先 进 制造模 式 和技 术 的基 础 ， 究 和开 发 可重 构机 研 床具有 重要 的理论 和实 际意义 。可重 构机 床 的提 ｍ源 于模块化 机床 和开放式 体 系结构 控制 器两种 技术 的 日 臻成 熟 。研 制 可重构机 床 可 以解 决 目前 机床 普遍存 在
的能力和效 率 、 性和 成本之 问 的矛盾 。 柔
１ 可 重构机床 的定 义及 内涵
目前 ， 可 重 构机 床 有 了明确 的定 义 ， 了满足 对 为
一
特 定 零 件 族 中零 件在 设 计 和 工 艺 上 的 不 可 预测 需
求， 通过 更改 机床组 件 的结 构或 集成新 技术 ， 以最 低 的 成 本转 换 机床 自身 的功 能 ， 机 床在 整 个生 命 周期 的 使 若 干特 定 周期 里 ， 完成 一 系列 特 定加 Ｔ 特征 族 加 ［的
０ 引 言
可 重 构 制 造 系 统 （ ＭＳ Ｒ ｃ ｎ ｇ ｒｂｅＭａ ｕａ． Ｒ ， ｅｏｆ ｕａｌ ｉ ｎ ｆｃ
新 配置 由操 作需求 驱 动 ， 当操 作需 求改 变时 ， 有 的可 原 重 构 机 床 配 置 自行 解 体 ， 照新 需 求 创 建 和重 新 配 按
ｔｒ ｇＳｓ ｍ） 义 为 ： 响应 市 场 或不 规 则 需求 的 突 ｕｉ ｙｔ 定 ｎ ｅ 为 然 变化 ， 迅速调 整一个 产 品族 内的生产 能力 和功 能 ， 快 速 改变结 构和硬 件与 软件功 能模 块而设 计 的一种可 重 构制 造 系统 Ⅲ 。
３ 加 工 中心 和柔 性 加工 系统 。加 工 中心 是小 批 ）
量 、 品种制 造 的主要设 备 ， 多 是一 种具有 自动换刀装 置 的数控 机床 ， 能实 现工件 一 次装夹 下进 行多 工序加 工 ；
这 些构建 块集成 在一 起形成 有特 殊用 途 的工 作站 。机
床 模块 能 够配 置 在不 同 的应 用场 合 ， 通过 集 成新 技 或 术 ， 改模 块 的拓 扑结 构 ， 变模 块 的 自身功 能 ， 就 更 转 这 大 大减少 了模块 的数量 ， 降低 了转 换成 本 ， 大化 地 也 最 利用 了机床 资源 。 ３ 可 重构 机 床 的模 块 化 特 征 ， 求 其 软／ 件结 ） 要 硬
机床 。可重 构机 床 的定 义包 含 以下 内涵 。
１ 可重 构 机床 为 一特 定零 件 族 设计 是典 型 的客 ） 户化 机 床 。在 整个 生命 周 期 的每个 特 定周 期 ， 据具 根
体 的操 作需求 ， 只对 特定 的加 Ｔ特征族 加 工 。 ２ ）可 重构 机床 由一 系 列 机 床 模 块 ， 括结 构 和 包 运动集成 ， 每个 机 床 运 动模 块 伴 随着 一 个 控 制模 块 。