Page 25 - 机械工程及自动化创新研究

第一章 机械设计与机械制造技术的相关研究

2. 五轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用五轴联动对三维曲面零件进行加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，
不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1 台五轴联动机床的效率可
以等于 2 台三轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削

淬硬钢零件时，五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效益。但过去因五轴
联动数控系统主机结构复杂等原因，其价格要比三轴联动数控机床高出数倍，加
之编程技术难度较大，制约了五轴联动机床的发展。当前数控技术的发展，使得
实现五轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，

数控系统的价格差距缩小。因此，五轴联动技术促进了复合主轴头类型五轴联动
机床和复合加工机床的发展。
3. 新结构、新材料及新设计方法的发展
机床的高速化和精密化要求机床的结构简化和轻量化，以减少机床部件运动

惯量对加工精度的负面影响，大幅度提高机床的动态性能。例如，借助有限元分
析对机床构件进行拓扑优化，设计箱中箱结构以及采用空心焊接结构和使用铅合
金材料等已经开始从实验室走向实用。
中国机床设计和开发手段要尽快从二维 CAD 向三维 CAD 过渡。三维建模

和仿真是现代设计的基础，是企业技术优势的源泉。在此三维设计基础上进行
CAD/CAM/CAE/PDM 的集成，加快新产品的开发速度，保证新产品的顺利投产，
并逐步实现产品生命周期管理。
4. 开放式数控系统的发展

许多国家对开放式数控系统进行了研究，数控系统开放化已经成为数控系统
的未来之路。所谓开放式数控系统，就是数控系统的开发可以在统一的运行平台
上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），
形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速

实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。开
放式数控系统有三种形式。
（1）全开放系统
即基于微机的数控系统，以微机作为平台，采用实时操作系统，开发数控系

统的各种功能，通过伺服卡传送数据，控制坐标轴电动机的运动。

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