摘要：专用机床是一种专门适用于特定零件和特定工序加工的机床，而且往往是组成自动生产线式生产制造系统中，不可缺的机床品种。伴随着市场需求的发展，专用机床的设计提出了更高的要求。本文将立足于专用机床设计的新工艺、新理念进行简单的剖析。
关键字：专用机床,设计,新工艺
随着国内外机床技术的发展和机床结构研究的突破、大量成熟功能部件的出现、生产效率及功能的不断提高，在市场需求引导下，开展数控专用机床设计、制造、应用已成为新的潮流。
一、专用机床的特点
专用机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化,可根据需要灵活配置,能缩短设计和制造周期。因此专用机床兼有低成本和高效率的优点,在大批、大量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动生产线。
专用机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时,工件一般不旋转,由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动,来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转,由刀具作进给运动,也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。
二、专用机床的演变和工作原理
专用机床是一种专门适用于特定零件和特定工序加工的机床，而且往往是组成自动生产线式生产制造系统中，不可缺的机床品种。组合机床是专用机床的一种，它以标准化部件为基础，配以少量的专用部件组成。而目前一些机床厂对其生产的通用机床若作改动时，也习惯用专用机床来取代。
最早的专用组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。
通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。 支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。
输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。
为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。
组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍;采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性;以及纳入柔性制造系统等。
三、专用机床的新设计思路
1、传统的设计思想是按单一机床应具备的功能进行方案设计、总体布局设计：对各部件进行原理设计、机构设计、零件设计：制定工艺方案：设计、制造工装夹具：进行机床的试制。
2、随着功能模块化设计思想的出现，典型的平台(床身)部件、主轴部件、进给部件、控制部件、(液压、气动、机械)驱动部件、支承定位部件、检测部件的独立化，机床设计从单一机床设计变为机床系列化设计。开发一种系列产品，只进行方案设计、总体布局设计，选用典型部件，加上少量的零件设计，不用试制，即可成为新产品或商品。在保证制造周期的前提下，可大大压缩设计周期。
专用机床各个模块间功能独立化 模块独立，易于在统一平台上拼组和搭配独立性强的电气、数显、检测、液压和冷却系统等模块，构成多种变型品种，实现不同加工精度、不同工作性能、不同自动化程度及不同加工效率的机床。
3、模块化进一步发展，大量典型部件的社会化、标准化，各种各样的功能部件出现，使我们的机床设计只在选用功能部件的状况下开展总体设计。作为机床制造厂，关键要设计出适应性好的机床平台，即：能安装各种可采购的功能部件，适应各种加工功能，有很好的防护功能。
功能部件社会化在模块化思想的指导下各种功能部件，如驱动系统、控制系统、主轴系、导轨副、滚珠丝杠副、冷却系统、制冷系统、检测系统等的独立化、标准化及专业制造，促进了模块化设计法的发展。数控专用机床的大量功能模块来源于工厂自身的通用机床模块及可采购的社会配套的功能部件。
4、建立以用户的需求为依据的专用机床设计导向
作为机床设计者，往往是站在制造者的立场，注重机床功能设计的实现，而对机床如何使用或使用中会出现哪些问题，在设计时不能充分给予考虑。这种设计方法往往不能一次取得成功，甚至可能是失败的结局。因此，现代设计者，更要注重机床的应用及应用过程的一些经验。
专用机床在设计时有明显的针对性。针对性的基础就是用户对工件加工工艺积累的一些经验或国外专用机床新工艺的经验启示。在开发时，我们到用户厂进行调研、实践。了解工件的上、下料，支承(长轴或异形轴零件的中心架支承)、装夹、定位等详细数据，根据操作者的使用习惯，调整夹具的定位方式、机床的适宜性、加工精度及可制造性。
5、基础件功能化
基础件是指机床的大件，如床身、工作台、箱体和滑座等，它们大多使用铸件或焊接件，毛坯准备、加工周期长，影响产品迅速发展。因此整个系列模块化设计一般只采用以同类大型零件为基础，将之功能化，使机床能扩大工作空间，适应不同的机床外观布局、造型及防护：使机床的规格、性能在保证刚度的前提下具有变化的可能性。
6、适应新技术应用
目前新技术的应用往往是以提高效率(高速化)、提高加工精度(纳米级)、自动化程度(数控化)、柔性化、网络化为主要目的。只要在基础件模块或在箱体、滑座模块中留有一定空间增设一些模块就可实现。
使用现有普通机床加工的用户，采用专用机床替代时，主要考虑在加工效率、加工精度、可靠性、安全性方面会有更高的要求。这时必须在现行成熟工艺基础上，进行新的配置，分析其可行性。使之一次设计制造就可商品化，真正用在生产线上。
这就是简化、标准化、要素化、模块化汇合的设计思想。按这个产品设计思路，能提供市场的产品要多样化，以满足各种不同用户的需要。不久的将来，产品将按每个用户的要求专门设计，完全相同的产品不复存在。按用户要求生产专用性较强的数控机床已成为主流，专用化意味着减少多余的功能、降低产品成本。数控专用磨床正是依据这种新的思路开展设计的。
伴随着科技的进步和生产力发展的需求，专用机床及其自动线的市场需求在不断扩大中。设计者只有抓住市场需求的脉搏，以新技术、新工艺改造传统的专用机床，进一步提高其市场适应能力，进一步提高产品档次和水平，进一步提高产品质量。高效专用设备有着较大的市场和潜在市场，要瞄准国内大中型企业和相当一部分民营企业的需要，开发制造质量更好、性能更优异的专用机床及其自动线，以其优质完善的服务，满足需求。从而推动社会生产力的进一步发展。
