摘要：專用機床是一種專門適用于特定零件和特定工序加工的機床，而且往往是組成自動生產線式生產制造系統中，不可缺的機床品種。伴隨著市場需求的發展，專用機床的設計提出了更高的要求。本文將立足于專用機床設計的新工藝、新理念進行簡單的剖析。

　　關鍵字：專用機床,設計,新工藝

　　隨著國內外機床技術的發展和機床結構研究的突破、大量成熟功能部件的出現、生產效率及功能的不斷提高，在市場需求引導下，開展數控專用機床設計、制造、應用已成為新的潮流。

　　一、專用機床的特點

　　專用機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式,生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經標準化和系列化,可根據需要靈活配置,能縮短設計和制造周期。因此專用機床兼有低成本和高效率的優點,在大批、大量生產中得到廣泛應用,并可用以組成自動生產線。

　　專用機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時,工件一般不旋轉,由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動,來實現鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉,由刀具作進給運動,也可實現某些回轉體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。

　　二、專用機床的演變和工作原理

　　專用機床是一種專門適用于特定零件和特定工序加工的機床，而且往往是組成自動生產線式生產制造系統中，不可缺的機床品種。組合機床是專用機床的一種，它以標準化部件為基礎，配以少量的專用部件組成。而目前一些機床廠對其生產的通用機床若作改動時，也習慣用專用機床來取代。

　　最早的專用組合機床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協商，確定了組合機床通用部件標準化的原則，即嚴格規定各部件間的聯系尺寸，但對部件結構未作規定。

　　通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。　　支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構的切削頭或夾具等的部件，有側底座、中間底座、支架、可調支架、立柱和立柱底座等。

　　輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉工作臺、環形分度回轉工作臺、分度鼓輪和往復移動工作臺等。控制部件是用以控制機床的自動工作循環的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。

　　為了使組合機床能在中小批量生產中得到應用，往往需要應用成組技術，把結構和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉塔式組合機床。

　　組合機床未來的發展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節拍;采用數字控制系統和主軸箱、夾具自動更換系統，以提高工藝可調性;以及納入柔性制造系統等。

　　三、專用機床的新設計思路

　　1、傳統的設計思想是按單一機床應具備的功能進行方案設計、總體布局設計：對各部件進行原理設計、機構設計、零件設計：制定工藝方案：設計、制造工裝夾具：進行機床的試制。

　　2、隨著功能模塊化設計思想的出現，典型的平臺(床身)部件、主軸部件、進給部件、控制部件、(液壓、氣動、機械)驅動部件、支承定位部件、檢測部件的獨立化，機床設計從單一機床設計變為機床系列化設計。開發一種系列產品，只進行方案設計、總體布局設計，選用典型部件，加上少量的零件設計，不用試制，即可成為新產品或商品。在保證制造周期的前提下，可大大壓縮設計周期。

　　專用機床各個模塊間功能獨立化 模塊獨立，易于在統一平臺上拼組和搭配獨立性強的電氣、數顯、檢測、液壓和冷卻系統等模塊，構成多種變型品種，實現不同加工精度、不同工作性能、不同自動化程度及不同加工效率的機床。

　　3、模塊化進一步發展，大量典型部件的社會化、標準化，各種各樣的功能部件出現，使我們的機床設計只在選用功能部件的狀況下開展總體設計。作為機床制造廠，關鍵要設計出適應性好的機床平臺，即：能安裝各種可采購的功能部件，適應各種加工功能，有很好的防護功能。

　　功能部件社會化在模塊化思想的指導下各種功能部件，如驅動系統、控制系統、主軸系、導軌副、滾珠絲杠副、冷卻系統、制冷系統、檢測系統等的獨立化、標準化及專業制造，促進了模塊化設計法的發展。數控專用機床的大量功能模塊來源于工廠自身的通用機床模塊及可采購的社會配套的功能部件。

　　4、建立以用戶的需求為依據的專用機床設計導向

　　作為機床設計者，往往是站在制造者的立場，注重機床功能設計的實現，而對機床如何使用或使用中會出現哪些問題，在設計時不能充分給予考慮。這種設計方法往往不能一次取得成功，甚至可能是失敗的結局。因此，現代設計者，更要注重機床的應用及應用過程的一些經驗。

　　專用機床在設計時有明顯的針對性。針對性的基礎就是用戶對工件加工工藝積累的一些經驗或國外專用機床新工藝的經驗啟示。在開發時，我們到用戶廠進行調研、實踐。了解工件的上、下料，支承(長軸或異形軸零件的中心架支承)、裝夾、定位等詳細數據，根據操作者的使用習慣，調整夾具的定位方式、機床的適宜性、加工精度及可制造性。

　　5、基礎件功能化

　　基礎件是指機床的大件，如床身、工作臺、箱體和滑座等，它們大多使用鑄件或焊接件，毛坯準備、加工周期長，影響產品迅速發展。因此整個系列模塊化設計一般只采用以同類大型零件為基礎，將之功能化，使機床能擴大工作空間，適應不同的機床外觀布局、造型及防護：使機床的規格、性能在保證剛度的前提下具有變化的可能性。

　　6、適應新技術應用

　　目前新技術的應用往往是以提高效率(高速化)、提高加工精度(納米級)、自動化程度(數控化)、柔性化、網絡化為主要目的。只要在基礎件模塊或在箱體、滑座模塊中留有一定空間增設一些模塊就可實現。

　　使用現有普通機床加工的用戶，采用專用機床替代時，主要考慮在加工效率、加工精度、可靠性、安全性方面會有更高的要求。這時必須在現行成熟工藝基礎上，進行新的配置，分析其可行性。使之一次設計制造就可商品化，真正用在生產線上。

　　這就是簡化、標準化、要素化、模塊化匯合的設計思想。按這個產品設計思路，能提供市場的產品要多樣化，以滿足各種不同用戶的需要。不久的將來，產品將按每個用戶的要求專門設計，完全相同的產品不復存在。按用戶要求生產專用性較強的數控機床已成為主流，專用化意味著減少多余的功能、降低產品成本。數控專用磨床正是依據這種新的思路開展設計的。

　　伴隨著科技的進步和生產力發展的需求，專用機床及其自動線的市場需求在不斷擴大中。設計者只有抓住市場需求的脈搏，以新技術、新工藝改造傳統的專用機床，進一步提高其市場適應能力，進一步提高產品檔次和水平，進一步提高產品質量。高效專用設備有著較大的市場和潛在市場，要瞄準國內大中型企業和相當一部分民營企業的需要，開發制造質量更好、性能更優異的專用機床及其自動線，以其優質完善的服務，滿足需求。從而推動社會生產力的進一步發展。