模塊化與可重構(gòu)數(shù)控機(jī)床

模塊化與可重構(gòu)數(shù)控機(jī)床模塊化設(shè)計(jì)的基本原理是將一種產(chǎn)品或系統(tǒng)分解成一些功能和結(jié)構(gòu)獨(dú)立的基本單元（模塊），然后按用戶需求組合，以滿足不同的市場(chǎng)需求。產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)的思想和實(shí)踐己有近百年的歷史。1920年前后，就有人將模塊化設(shè)計(jì)原理應(yīng)用于機(jī)床設(shè)計(jì)中。直到20世紀(jì)50年代，歐美一些國(guó)家的學(xué)者正式提出“模塊化設(shè)計(jì)”的概念，才真正把模塊化設(shè)計(jì)提升到學(xué)術(shù)的高度來進(jìn)行研究。模塊是一組同時(shí)具有相同功能和結(jié)合要素，具有不同性能或用途甚至不同結(jié)構(gòu)特征，但能互換的單元。模塊化設(shè)計(jì)基于模塊的思想，將一般產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)轉(zhuǎn)化為模塊化產(chǎn)品方案。它包括兩方面的內(nèi)容：一是根據(jù)新的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行功能分析，合理創(chuàng)建一組模塊，即模塊創(chuàng)建；二是根據(jù)設(shè)計(jì)要求將一組已存在的特定模塊組合成模塊化產(chǎn)品方案，即模塊綜合。模塊化設(shè)計(jì)是在對(duì)一定范圍內(nèi)的不同功能或不同性能不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合，構(gòu)成不同的產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)的不同需求。針對(duì)機(jī)床產(chǎn)品，可以將模塊化設(shè)計(jì)歸納為：根據(jù)用戶的要求，在功能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出具有性能（或用途）、結(jié)構(gòu)各異，而功能相同的一系列可以互換的功能單元，以及一些專用、獨(dú)立部件，然后將其組配成單臺(tái)機(jī)床或柔性加工單元（或系統(tǒng)）等。機(jī)床結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)在國(guó)外一些企業(yè)應(yīng)用十分普遍，已使企業(yè)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝到制造形成一整套模塊化管理體系。德國(guó)BremerVulran集團(tuán)的DorriesScharmann中型臥式加工中心的模塊化設(shè)計(jì)表現(xiàn)十分突出。在一定條件下，它可以與其他公司共享機(jī)床模塊，如該公司的一種創(chuàng)新高速臥式加工中心，可以把Dro叩&Rein的高速主軸和NC回轉(zhuǎn)頭與Scharmann的工作臺(tái)和Wero刀庫(kù)結(jié)合起來使用，而它的床身、立柱和導(dǎo)向系統(tǒng)則來自Ascherslebene.德國(guó)Sarmann公司生產(chǎn)的鏜銑床，具有橫系列和跨系列模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，其模塊主要有四組：①數(shù)控系統(tǒng);②刀庫(kù)和換刀裝置；③工作臺(tái)；④立柱滑座。通過交換或增加數(shù)控系統(tǒng)、刀庫(kù)和換刀裝置、工作臺(tái)等模塊，可得到數(shù)控鏜銑床和各種型式的鏜銑加工中心等橫系列產(chǎn)品；而選用不同的立柱滑座和相應(yīng)的工作臺(tái)模塊，則可得到鏜銑床和落地鏜銑床這兩類跨系列產(chǎn)品。法國(guó)的Huron公司生產(chǎn)的銑床，由五組模塊組成：①不同性能和傳動(dòng)功率的滑枕式銑頭；②不同功率和進(jìn)給特性的進(jìn)給箱;③不同長(zhǎng)度和寬度的工作臺(tái)；④與工作臺(tái)尺寸相應(yīng)的床身和升降臺(tái);⑤增加銑頭高度的滑座墊塊。通過這五組模塊可以組成數(shù)百種規(guī)格的產(chǎn)品，提高了對(duì)用戶的適應(yīng)性。德國(guó)Wemer公司開發(fā)的模塊化TC500，TC1000加工中心，配以各種交換工作臺(tái)、拖板、運(yùn)送機(jī)構(gòu)、刀具和檢測(cè)等模塊，短短幾年內(nèi)為世界各地用戶提供了70多條FMS及有關(guān)生產(chǎn)線。該公司能在很短時(shí)間內(nèi)應(yīng)標(biāo)和報(bào)價(jià)，設(shè)計(jì)周期不超過一個(gè)月，均因?yàn)椴捎昧讼冗M(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。德國(guó)Index公司開發(fā)了RatioLine系列的模塊化車銑復(fù)合加工中心。RatioLine系列車銑加工中心吸收較小型機(jī)床的許多特點(diǎn)，可與多種加工中心的參數(shù)相匹配。其中，6400機(jī)床具有17kW的銑削功率、兩個(gè)可裝32把刀的刀庫(kù)，并可實(shí)現(xiàn)5軸加工。其一端是一臺(tái)雙軸的重型軸加工車床，有伺服控制的尾座和固定中心架及多刀轉(zhuǎn)塔；另一端是結(jié)合了車床和5軸加工中心特征的、具有對(duì)置主軸的12軸機(jī)床，3個(gè)刀架（其中2個(gè)可以裝獨(dú)立銑削主軸），有2個(gè)刀庫(kù)。可以作為兩臺(tái)獨(dú)立的機(jī)床進(jìn)行操作。6400機(jī)床采用大型“扭矩管狀”床身，它有兩種尺寸規(guī)格，分別滿足車削長(zhǎng)度1250mm和2000mm的要求。床身在全長(zhǎng)上的管狀橫截面是不變的，從而便于在滑動(dòng)導(dǎo)軌的兩個(gè)不同座體上，進(jìn)行多種模塊的配置。上部導(dǎo)軌支承兩個(gè)主要刀架；下部床體上安裝第一主軸箱、對(duì)置主軸箱或尾座，以及一個(gè)下刀架及可能使用的固定中心架。6400機(jī)床可供使用的模塊品種、數(shù)量較多，應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行配置?？芍貥?gòu)制造系統(tǒng)與可重構(gòu)機(jī)床（1）可重構(gòu)制造系統(tǒng)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步、產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)的日益國(guó)際化和消費(fèi)需求的日趨個(gè)性化、多樣化，一種由客戶訂單驅(qū)動(dòng)，以小批量、多品種、多功能、快速交貨和短的產(chǎn)品市場(chǎng)壽命等為特征的顧客化大生產(chǎn)（MassCustomizedManufacturing），又稱大批量定制生產(chǎn)的模式便應(yīng)運(yùn)而生，制造企業(yè)需要由面向產(chǎn)品的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向面向客戶的生產(chǎn)，由賣方市場(chǎng)轉(zhuǎn)向買方市場(chǎng)。傳統(tǒng)制造系統(tǒng)顯然不能適應(yīng)這一形勢(shì)的發(fā)展要求，需要發(fā)展一種能夠通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和制造系統(tǒng)快