時間:2023-10-08 15:44:08
導(dǎo)語:在高檔數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢的撰寫旅程中,學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
目前,數(shù)控機(jī)床已成為各國機(jī)床制造商競相展示先進(jìn)技術(shù)、爭奪用戶及擴(kuò)大市場的焦點。盡管我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)起步晚,但近年來發(fā)展迅猛,在普及型出口機(jī)床領(lǐng)域具備一定的競爭力;但在中高端數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域,我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比還存在較大的差距,國際競爭力還比較弱。
發(fā)展速度驚人
我國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)主要通過設(shè)備和技術(shù)的引進(jìn)發(fā)展起來的。從20世紀(jì)80年代開始,從發(fā)達(dá)國家引進(jìn)了一些數(shù)控系統(tǒng)和伺服技術(shù),結(jié)束了我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展長期徘徊不前的局面。2007年,國內(nèi)企業(yè)終于占有了國內(nèi)機(jī)床市場的半壁江山。2009年,國產(chǎn)機(jī)床市場繼續(xù)占有率顯著提升,國產(chǎn)金屬加工機(jī)床產(chǎn)值市場占有率由上年的61%提高到70%,其中國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床由51.6%提高到62%。
近年來,我國機(jī)床行業(yè)保持高速增長,增速超過美國、日本。2009年,當(dāng)世界主要機(jī)床生產(chǎn)國和地區(qū)產(chǎn)值均大幅下降,而我國產(chǎn)值逆勢增長。在拉動內(nèi)需政策帶動下,金屬加工機(jī)床總產(chǎn)值同比上升了7.6%,以153億美元的產(chǎn)值超越了日本和德國,躍居世界第一,2009年世界機(jī)床總消費512.1億美元,其中,我國消費機(jī)床197.86億美元,占當(dāng)年世界機(jī)床產(chǎn)值的35.7%。同時,我國人均機(jī)床消費排位,首次超過了美國和西班牙。
中高端機(jī)床,還要進(jìn)口
目前,在中高端數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域,尤其是高端數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域,國產(chǎn)機(jī)床市場占有率還是偏低。我國高端機(jī)床的市場需求很大,機(jī)床進(jìn)口單價總體保持增長趨勢。不僅在數(shù)控機(jī)床及加工中心等中高端大型機(jī)床上需要依賴進(jìn)口,而且國內(nèi)機(jī)床行業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床關(guān)鍵零部件也有不少仍然依靠進(jìn)口,加大了貿(mào)易逆差。而出口產(chǎn)品以中低檔機(jī)床為主,產(chǎn)品附加值低。
與發(fā)達(dá)國家相比,國產(chǎn)中高端機(jī)床仍然落后,在加工精度、穩(wěn)定性、無故障時間上與國外產(chǎn)品有較大差距,而且數(shù)控化率偏低。我國企業(yè)在中高端數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的專利水平是非常有限。據(jù)統(tǒng)計,我國數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域中70%以上的專利屬于國外機(jī)床企業(yè)。而發(fā)達(dá)國家嚴(yán)格限制出口數(shù)控機(jī)床技術(shù),因此在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域,我國很難引進(jìn)國外核心技術(shù)和關(guān)鍵部件。
盡管我國企業(yè)雖然加大了科研投入的資本投入力度,但企業(yè)對數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的技術(shù)控制力仍很薄弱。這導(dǎo)致在中高檔機(jī)床領(lǐng)域,尤其是在高端數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域,國產(chǎn)機(jī)床市場占有率偏低。盡管內(nèi)資企業(yè)專利、技術(shù)實力以及自有品牌占有率近年來均有所提高,但與發(fā)達(dá)國家相比仍存在很大差距,我國不得不在中高端數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品方面依賴進(jìn)口。
差距仍較明顯
目前,我國數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展的最大瓶頸是技術(shù)能力低下,對國外尖端技術(shù)的依存度很高。國內(nèi)數(shù)控機(jī)床企業(yè)生產(chǎn)的中、高端數(shù)控機(jī)床,更多處于組裝和制造環(huán)節(jié),普遍未掌握核心技術(shù)。
據(jù)統(tǒng)計,數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)――數(shù)控系統(tǒng)由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成,中國有90%需要從國外進(jìn)口。目前70%的數(shù)控專利仍為國外企業(yè)所把持。我國在數(shù)控機(jī)床研發(fā)基礎(chǔ)薄弱,投入力度不夠,導(dǎo)致國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在性能與功能上與國外的差距較大。
例如,在高端數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域,由于在高速高效性、精度等問題未能解決,國產(chǎn)機(jī)床在高端數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的市場份額不高。如國外滾珠絲杠副驅(qū)動的高速加工中心快速進(jìn)給速度大多在40m/min以上,最高已達(dá)到90m/min,直線電機(jī)驅(qū)動的加工中心最高達(dá)到120m/min;而國內(nèi)加工中心快速進(jìn)給大多在30m/min左右,直線電機(jī)驅(qū)動的加工中心也僅試制出樣品。
德國13%的機(jī)床都是作為生產(chǎn)設(shè)備出售給全世界其他國家的機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)。顯示德國機(jī)床全球領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢。德國機(jī)床企業(yè)將年銷售額的6%用于研發(fā),大部分企業(yè)可自主開發(fā)和生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床,在數(shù)控機(jī)床主機(jī)以及功能部件開發(fā)方面位于世界前列。目前,數(shù)控機(jī)床占德產(chǎn)值近80%,占出口額3/4以上。機(jī)床制造業(yè)占德工業(yè)產(chǎn)值比例雖然不足1%,但已經(jīng)成為德國制造業(yè)長盛不衰、競爭力突出的重要保障。
大勢所趨
目前,世界機(jī)床生產(chǎn)國集中度偏高。進(jìn)入世界機(jī)床產(chǎn)值最大的20家企業(yè)中,日本有6家為最多,其次為德國有5家,就集中度而言,日本、德國、美國入圍企業(yè)的合計產(chǎn)值均已占其本國產(chǎn)值的48%以上,而中國的2家入圍企業(yè)僅占全國產(chǎn)值的22.2%。為最低。
與發(fā)達(dá)國家相比,我國機(jī)床業(yè)的產(chǎn)業(yè)集中度較低。中國機(jī)床亟待產(chǎn)業(yè)升級和自主創(chuàng)新。隨著全球數(shù)控機(jī)床向大型化、精密化方向發(fā)展,對資本投入、研發(fā)投入的要求將不斷加大。在此背景下,國外機(jī)床企業(yè)紛紛進(jìn)行重組和整合,提升行業(yè)集中度。
在我國,中小機(jī)床企業(yè)在技術(shù)上和市場銷售上將難以與大企業(yè)相競爭,將面臨被淘汰的境地;而以沈陽機(jī)床、大連機(jī)床、秦川集團(tuán)為代表的行業(yè)龍頭,自身競爭力不斷提高,在政府的支持下,將加快并購整合的步伐。例如,大連機(jī)床實現(xiàn)整合,成立了大連機(jī)床集團(tuán)并且兼并了英格索爾生產(chǎn)系統(tǒng)公司等國外企業(yè),銷售額位居世界機(jī)床行業(yè)第九;沈陽機(jī)床通過改制整合,市場占有率明顯提高,銷售額位居世界機(jī)床行業(yè)第七;北京第一機(jī)床廠并購了德國科寶公司,技術(shù)水平大幅提升。
我國企業(yè)已從單純的“技術(shù)引進(jìn)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹夹g(shù)引進(jìn)與自主研發(fā)”相結(jié)合的模式。例如,沈陽機(jī)床把研發(fā)的“觸角”擴(kuò)展到德國、意大利,其在世界機(jī)床的排位也由名不見經(jīng)傳躍升到了2009年的第7位。目前,沈陽機(jī)床的研發(fā)費用約占其銷售額的4%左右。
在未來,我國還應(yīng)繼續(xù)扶植較大型企業(yè),形成幾家有國際競爭力的大型機(jī)床企業(yè),加快促進(jìn)我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而這幾年興起的民營企業(yè),在市場競爭大潮中還將經(jīng)歷考驗,集中度增大是個趨勢。他們要生存,也要搞“專、精、特”上下功夫。
如何更好地走出去
如何提升我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)競爭力呢?我們對此提出如下建議:
關(guān)注國家投資重點,加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整
金融危機(jī)爆發(fā)以來,國際機(jī)床市場不斷下滑,但全行業(yè)中高檔數(shù)控機(jī)床以及大型數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)值比例穩(wěn)步上升,這反映了市場需求結(jié)構(gòu)正在發(fā)生重大變化。即:中高檔數(shù)控機(jī)床的比例會大幅增加,經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的比例不會有太大變化,而非數(shù)控的普通機(jī)床需求將會大幅度減少。
目前,國家對航空、汽車、鐵路、綠色能源、船舶、電子信息等行業(yè)的巨大的投
資拉動了市場需求結(jié)構(gòu)向高端發(fā)展。國家著眼于結(jié)構(gòu)調(diào)整這一長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)。我國在很多關(guān)鍵領(lǐng)域還受到國外的技術(shù)封鎖,有的甚至對我國禁售。因此結(jié)構(gòu)調(diào)整必將以自主創(chuàng)新為基礎(chǔ)。這將給機(jī)床工具行業(yè)帶來產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整的機(jī)遇。
數(shù)控機(jī)床企業(yè)應(yīng)關(guān)注重點投資領(lǐng)域,深入了解用戶工藝,加大研發(fā)適用產(chǎn)品的力度。盡快淘汰落后產(chǎn)品和產(chǎn)能。避免惡性競爭。應(yīng)大膽嘗試向“專、精、特”產(chǎn)品轉(zhuǎn)移。一些企業(yè)開發(fā)出高速鐵路軌道板磨床就是向“專機(jī)”發(fā)展的成功例子。這種需要我們填補空白的領(lǐng)域還有很多。
提高數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力
快速提高我國數(shù)控機(jī)床企業(yè)的自主開發(fā)能力,加快引進(jìn)吸收,形成緊密的產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合體系成為當(dāng)務(wù)之急。
為此,要積極支持建立國家數(shù)控機(jī)床工程研究中心,完善企業(yè)技術(shù)開發(fā)體系,利用國家科技經(jīng)費,支持提升行業(yè)技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平的機(jī)床功能部件及數(shù)控系統(tǒng),抓緊實施數(shù)控產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)及基礎(chǔ)共性技術(shù)的研究開發(fā)項目,支持機(jī)床行業(yè)和骨干企業(yè)提高技術(shù)創(chuàng)新能力,促進(jìn)數(shù)控新產(chǎn)品的開發(fā);要大力提升企業(yè)制造的專業(yè)化水平,增強行業(yè)配套能力,鼓勵采取產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合等多種形式,依托重點工程,多方面籌集研發(fā)資金,發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高檔數(shù)控機(jī)床、功能部件及數(shù)控系統(tǒng),尤其要提高重點企業(yè)的技術(shù)開發(fā)能力、裝備數(shù)控化率和管理信息化水平。
積極擴(kuò)大出口,調(diào)整出口結(jié)構(gòu)
根據(jù)目前全球經(jīng)濟(jì)形勢,行業(yè)要保持傳統(tǒng)機(jī)床、工具、重型機(jī)床和成形機(jī)床等優(yōu)勢產(chǎn)品的出口。針對當(dāng)前增長較快的亞洲市場,通過擴(kuò)大宣傳、提供完善的售后服務(wù),實現(xiàn)批量出口中高檔機(jī)床的目標(biāo)。有海外并購的企業(yè)應(yīng)通過海外渠道突破高檔機(jī)床的出口。此外,還可以利用政府的援外項目以及政府貸款擴(kuò)大我行業(yè)產(chǎn)品及技術(shù)出口。
當(dāng)前,國際市場回升跡象仍不明顯,機(jī)床工具行業(yè)要密切關(guān)注歐、美、日等世界發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的發(fā)展趨勢,鞏固行業(yè)傳統(tǒng)出口市場。同時著重瞄準(zhǔn)東盟及亞洲其他地區(qū)、金磚四國中其他三個國家、VISTA五國等具有發(fā)展?jié)摿Φ男屡d出口市場,擴(kuò)大行業(yè)出口。特別是我國與東盟自貿(mào)區(qū)協(xié)議已于2010年1月1日生效,絕大部分商品貿(mào)易將享受零關(guān)稅,我國企業(yè)應(yīng)利用這一便利條件,關(guān)注東盟市場需求,加強中高檔機(jī)床的出口。
關(guān)鍵詞:數(shù)控技術(shù);現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
引言
數(shù)控技術(shù)主要是通過數(shù)字信息來達(dá)到機(jī)械運動與工作行程相關(guān)操作做對應(yīng)的操控技術(shù),這種技術(shù)是將傳統(tǒng)機(jī)械制造人工相關(guān)技術(shù)、現(xiàn)代操控技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)得到高度結(jié)合后產(chǎn)生的現(xiàn)代性的制造業(yè)技術(shù),其操作具有較高的精確性、高效性、智能化等特點,因此可以達(dá)到制造業(yè)操控的更高水平。數(shù)控技術(shù)在一定程度上是實現(xiàn)自動化制造的基礎(chǔ)條件,同時也是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵之處,對于一個國家與企業(yè)的工業(yè)現(xiàn)代化水平而言,可以通過其數(shù)控技術(shù)相關(guān)水平與裝備數(shù)量做對應(yīng)衡量。
1我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
當(dāng)下我國數(shù)控相關(guān)產(chǎn)業(yè)基地已經(jīng)形成,例如華中數(shù)控與航天數(shù)控都屬于當(dāng)下具有相當(dāng)規(guī)模的大批量生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)廠商,在相關(guān)研究結(jié)果與技術(shù)的商品化發(fā)展之上構(gòu)建了大量的數(shù)控廠。相關(guān)生產(chǎn)廠家構(gòu)成了我國當(dāng)下的數(shù)控產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)研發(fā)基地,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展在我國當(dāng)下已經(jīng)初具規(guī)模。同時對于數(shù)控技術(shù)而言,大部分技術(shù)已經(jīng)掌握,同時已經(jīng)做好了商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用的狀態(tài),為企業(yè)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展贏得了利潤與發(fā)展動力。整體的產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入一種常規(guī)的商業(yè)運作的循環(huán)狀態(tài)。
2我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展問題
2.1數(shù)控系統(tǒng)與功能部件水平落后
當(dāng)下數(shù)控技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到數(shù)控系統(tǒng)與功能部件水平落后的現(xiàn)狀而出現(xiàn)發(fā)展前進(jìn)的強大制約。國產(chǎn)中檔型數(shù)控系統(tǒng)在國內(nèi)的整體市場中占比為35%,高檔型占比95%,其他需要進(jìn)口來有效支持。功能部件在國內(nèi)市場中的總體份額占比為30%,中高檔型占比相對更低,臺灣產(chǎn)占比50%,歐盟與日本等占比20%。
2.2高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)有待提升
高速、復(fù)合、智能與高精等典型性的高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)在一定程度上雖然獲得的一定的發(fā)展,相關(guān)新產(chǎn)品與技術(shù)也得到了推進(jìn),但是與國際高水平對比,目前我國的高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)仍舊處于較為滯后的狀態(tài),部分高精尖技術(shù)仍舊沒有得到充分地掌握,而多數(shù)掌握的技術(shù)都屬于較為基礎(chǔ)的技術(shù)。對于動態(tài)綜合補償技術(shù)、高速高精運動控制技術(shù)、智能技術(shù)、復(fù)合加工技術(shù)與高精度直驅(qū)技術(shù)等都存在技術(shù)水平的較大差異,與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍舊有較大距離。同時也沒有建立起以企業(yè)為主題、市場為導(dǎo)向以及產(chǎn)學(xué)研用一體的研發(fā)體系,相關(guān)行業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展仍舊沒有高新技術(shù)作支撐。
2.3缺乏自主開發(fā)與自主品牌競爭力
當(dāng)下我國數(shù)控機(jī)床骨干技術(shù)的研發(fā)條件較為薄弱,資金運用率較低,可持續(xù)性的投入能力缺乏,沒有關(guān)鍵性的技術(shù)與技術(shù)突破做支撐,人才結(jié)構(gòu)配置不科學(xué),零部件支撐能力相對較弱,沒有形成較為完善的產(chǎn)業(yè)研發(fā)體系。
3我國數(shù)控技術(shù)未來發(fā)展趨勢
3.1高速與高精尖技術(shù)與裝備發(fā)展
為了提升企業(yè)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)與國際市場上的競爭力,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),提升產(chǎn)業(yè)所帶來的實際經(jīng)濟(jì)效益與社會效益,需要不斷地縮短技術(shù)裝備生產(chǎn)周期,進(jìn)而有效地提升產(chǎn)業(yè)與企業(yè)在市場中的競爭實力。其操作主要是通過提升產(chǎn)品所在的檔次與質(zhì)量來完成,高速與高精性加工技術(shù)可以在一定程度上有效地提升生產(chǎn)效率。
3.2智能化、開放性與網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展
雖然當(dāng)下的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)逐步朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化等趨勢發(fā)展,但是在一定程度上其技術(shù)運用的廣泛性與深度性還有待加強。產(chǎn)業(yè)與企業(yè)自身為了獲取更高的利潤,在先進(jìn)技術(shù)的運用上仍舊處于滯后狀態(tài)。其原因在于先進(jìn)技術(shù)的運用所節(jié)省的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其采用傳統(tǒng)人力成本更高。特別是先進(jìn)技術(shù)使用所帶來的設(shè)備采購成本與日常技術(shù)維護(hù)保養(yǎng)成本,并不能達(dá)到更優(yōu)于傳統(tǒng)人工操作成本效益。智能化、網(wǎng)絡(luò)化與開放性所帶來的實際作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)下我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展的水平。相關(guān)的研發(fā)也是市場所需的必然趨勢,雖然目前應(yīng)用尚且不廣泛,但是也不能否定其發(fā)展的未來價值。智能化系統(tǒng)主要是包括智能診斷、監(jiān)控等技術(shù)方面,可以有效地便于系統(tǒng)的診斷與維修保養(yǎng)。智能化自動變成與人機(jī)界面等技術(shù),可以有效地將變成與操作更加的智能化;驅(qū)動性與使用連接也能達(dá)到智能化操作;在加工效率與質(zhì)量水平上也可以通過智能化來有效控制生成。開放式數(shù)控技術(shù)主要是在系統(tǒng)的開發(fā)上可以放在統(tǒng)一性的運行平臺上操作,可以達(dá)到一定特性的品牌產(chǎn)品。開放性可以在變化、擴(kuò)充與裁剪數(shù)控功能等方面展開對機(jī)床廠家與客戶端用戶的服務(wù),完成系列化與快速,達(dá)到不同品種與檔次開放式數(shù)控系統(tǒng)的展現(xiàn),可以依據(jù)用戶個性化應(yīng)用與技術(shù)訣竅做有效集合來生成其控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化主要是可以有效地達(dá)到生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)與制造企業(yè)在信息集成方面的需要。在國外著名相關(guān)單位已經(jīng)得到了有效的應(yīng)用,已經(jīng)形成一定未來發(fā)展趨勢。
4結(jié)語
數(shù)控技術(shù)當(dāng)下在我國發(fā)展水平較低,需要充分依據(jù)實際情況,做產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,注重高精尖技術(shù)的開發(fā)運用,提升生產(chǎn)效率與質(zhì)量,從而獲得市場的認(rèn)可。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床 控制技術(shù)
數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品,數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)是集計算機(jī)及軟件技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)和精密機(jī)械等技術(shù)為一體的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)迅猛發(fā)展,數(shù)控機(jī)床在企業(yè)普遍應(yīng)用,對生產(chǎn)線操作人員的知識和能力要求越來越高。
一、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點與缺點
(一)數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點
對零件的適應(yīng)性強,可加工復(fù)雜形狀的零件表面。在同一臺數(shù)控機(jī)床上,只需更換加工程序,就可適應(yīng)不同品種及尺寸工件的自動加工,這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利,特別是對那些普通機(jī)床很難加工或無法加工的精密復(fù)雜表面(如螺旋表面),數(shù)控機(jī)床也能實現(xiàn)自動加工。
加工精度高,加工質(zhì)量穩(wěn)定。目前,數(shù)控機(jī)床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當(dāng)量)普遍達(dá)到0.0001mm,而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補償進(jìn)給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差,使數(shù)控機(jī)床達(dá)到很高的加工精度。此外,數(shù)控機(jī)床的制造精度高,其自動加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差,因此,同一批工件的尺寸一致性好,產(chǎn)品合格率高,加工質(zhì)量穩(wěn)定。
生產(chǎn)效率高。由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性好,允許進(jìn)行大切削用量的強力切削,從主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大,因此在加工時可選用最佳切削用量,提高了數(shù)控機(jī)床的切削效率,節(jié)省了機(jī)動時間。與普通機(jī)床相比,數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率可提高2—3倍。
良好的經(jīng)濟(jì)效益。使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行單件、小批量生產(chǎn)時,可節(jié)省劃線工時,減少調(diào)整、加工和檢驗時間,節(jié)省直接生產(chǎn)費用;同時還能節(jié)省工裝設(shè)計、制造費用;數(shù)控機(jī)床加工精度高,質(zhì)量穩(wěn)定,減少了廢品率,使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。此外,數(shù)控機(jī)床還可實現(xiàn)一機(jī)多用,所以數(shù)控機(jī)床雖然價格較高,仍可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
自動化程度高。數(shù)控機(jī)床自動化程度高,可大大減輕工人的勞動強度,減少操作人員的人數(shù),同時有利于現(xiàn)代化管理,可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。
(二)數(shù)控機(jī)床的缺點
數(shù)控機(jī)床的主要缺點價格較高,設(shè)備首次投資大;對操作、維修人員的技術(shù)要求較高;加工復(fù)雜形狀的零件時。手工編程的工作量大。
二、數(shù)控機(jī)床的種類
數(shù)控機(jī)床的種類很多,主要分類
按工藝用途分類。按工藝用途,數(shù)控機(jī)床可分類如下。普通數(shù)控機(jī)床:這種分類方式與普通機(jī)床分類方法一樣,銑床、數(shù)控錨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。加工中心機(jī)床:數(shù)控加工中心是在普通數(shù)控機(jī)床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構(gòu)成的數(shù)控機(jī)床,它可在一次裝夾后進(jìn)行多種工序加工。
按運動方式分類。按運動方式,數(shù)控機(jī)床可分類點位控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具從要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)錘床、數(shù)控沖剪床等。直線控制數(shù)控機(jī)床:數(shù)控系統(tǒng)除了控制點與點之間的準(zhǔn)確位置以外,還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線,而且對移動的速度也要進(jìn)行控制。這類機(jī)床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控銷、銑床等。輪廓控制數(shù)控機(jī)床:數(shù)控系統(tǒng)能對兩個或兩個以上運動坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制,使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。
按伺服系統(tǒng)的控制方式分類。按伺服系統(tǒng)的控制方式,數(shù)控機(jī)床可分類如下。開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。
按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類。技功能水平分類,數(shù)控系統(tǒng)可分類如下。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床大多指采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床價格便宜,適用于自動化程度要求不高的場合。中檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能較全,價格適中,應(yīng)用較廣。高檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能齊全,價格較貴。
三、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展
機(jī)械設(shè)備最早的控制裝置是手動控制器。目前,繼電器—接觸器控制仍然是我國機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀(jì)奶年代至50年代,出現(xiàn)了交磁放大機(jī)—電動機(jī)控制,這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng),系統(tǒng)的控制精度和快速性都有了提高。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了晶體管——晶閘管控制,由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)運性能大為改善,而且減少了機(jī)械設(shè)備和占地面積,耗電少,效率局,完全取代了交磁放大機(jī)—電動機(jī)控制系統(tǒng)。
在20世紀(jì)的60年代出現(xiàn)丁一種能夠根據(jù)需要方便地改變控制程序,結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用,在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了一種以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境,由于它具備了計算機(jī)控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點,故目前已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普通應(yīng)用于工業(yè)控制。
隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣泛,井進(jìn)一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)、計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、計算機(jī)群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。計算機(jī)集成制造系統(tǒng)及計算機(jī)輔助設(shè)計、制造一體化是機(jī)械制造一體化的高級階段,可實現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計到制造的全部自動化。
綜上所述,機(jī)械設(shè)備控制技術(shù)的產(chǎn)生,并不是孤立的,而是各種技術(shù)相互滲透的結(jié)果。它代表了正在形成中的新一代的生產(chǎn)技術(shù),已顯示出并將越來越顯示出強大的威力。
四、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展趨勢
當(dāng)前數(shù)控技術(shù)在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用,在汽車制造、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)器具、航天等機(jī)械制造領(lǐng)域當(dāng)中隨處可見。另外,數(shù)控化技術(shù)的應(yīng)用方面還有很多,包括畜牧業(yè)、化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)等多方面。
1.1國外機(jī)械制造數(shù)控技術(shù)發(fā)展世界第一臺數(shù)控銑床在美國誕生,距今已經(jīng)有60年,數(shù)控技術(shù)與機(jī)械制造已經(jīng)融為了一體,數(shù)控技術(shù)所控制的數(shù)控車床,通過車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工等形式,制造出來種類多樣的機(jī)械產(chǎn)品。每年世界上新增的數(shù)控機(jī)床數(shù)量約為10~20萬臺,裝置的功能和質(zhì)量也不斷提高。夕陽產(chǎn)業(yè)的制造業(yè),在數(shù)控機(jī)床的誕生下,又才一次煥發(fā)了活力。以德國為代表的高水平數(shù)控技術(shù),將機(jī)械與數(shù)控的融合發(fā)揮到了機(jī)制,德國也出現(xiàn)了以汽車為領(lǐng)先行業(yè)的機(jī)械制造業(yè),其所制造的機(jī)器在全世界范圍內(nèi)享有盛譽。
1.2國內(nèi)機(jī)械制造數(shù)控技術(shù)的發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)是起步于20世紀(jì)中期,經(jīng)過多年的發(fā)展,目前較具規(guī)模的有廣州數(shù)控等。我國現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家有100多家,生產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品多種多樣,有幾千種以上。目前我國占據(jù)的市場的產(chǎn)品主要集中在經(jīng)濟(jì)型上,而中高檔產(chǎn)品市場的比例仍然非常小,與國外的先進(jìn)產(chǎn)品相比,在穩(wěn)定性和精度等方面均存在較大的差距。目前我國是全世界擁有機(jī)床最多的國家,但我們機(jī)床的數(shù)控化率在2%以下,這與發(fā)達(dá)國家一般能達(dá)到20%以上有較大的差距。
2、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控技術(shù)向著高速度、高精度化、多功能化和智能化發(fā)展。計算機(jī)技術(shù)三維技術(shù)發(fā)揮為數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步提供了強大支撐,同時數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)設(shè)備更新與更換,也讓數(shù)控技術(shù)演繹的更加完美。
2.1高速度、高精度化國際生產(chǎn)工程學(xué)會(CIRP)將高速度、高精度化確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。三維曲面加工是數(shù)控加工技術(shù)的一大突破,通過64位CPU實現(xiàn)CAD/CAM,簡化操作指令,簡明操作界面,人性化的UI界面,讓加工指令的輸入更加輕便,同時計算機(jī)技術(shù)的提高,對加工精度提高發(fā)揮了重要作用。另外,“零傳動”直線伺服已經(jīng)被廣泛應(yīng)用,直線電動機(jī)的劣勢在現(xiàn)在數(shù)控優(yōu)化下成為了其優(yōu)勢所在。該伺服系統(tǒng)對速度和位置的控制軟件,將圖像和實際加工對應(yīng)起來,高分辨率的位置檢測裝置,對工件狀態(tài)信息的收集和處理效果明顯。高速CPU和顯卡,加上內(nèi)置微處理器,讓工件圖片信息的分辨率大大提高,對隨時發(fā)出操作指令有重要作用。
2.2多功能化當(dāng)前機(jī)械制造行業(yè)當(dāng)中數(shù)控機(jī)床,往往能夠達(dá)到一機(jī)多能的效果,合理進(jìn)行加工動作執(zhí)行,配備較多的冗余,保證設(shè)備的較高的利用率。例如,自動換刀是當(dāng)前全自動數(shù)控機(jī)床上運用最為廣泛的系統(tǒng),自動換到系統(tǒng)配備了銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴(kuò)孔、攻螺紋,甚至磨削的道具,保證這些工序能夠迅速切換。將機(jī)床的前后臺分割開來,通過高速計算CPU對機(jī)床運轉(zhuǎn)過程進(jìn)行全面控制。實現(xiàn)機(jī)床前臺工作后臺編輯的指令的要求,指令編輯后能夠立即進(jìn)行動作調(diào)整,這又有賴于高速DNC接口,保證信號傳遞的高效率,甚至可以連接多個機(jī)床對同一大型工件進(jìn)行立體加工。
2.3智能化數(shù)控技術(shù)的另一個發(fā)展趨勢是加工過程的智能化。自適應(yīng)控制(AC,AdaptiveControl)是最近在國際上流行的道具控制系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠根據(jù)進(jìn)給、切削用量等參數(shù),自動調(diào)整道具的夾緊狀態(tài)和受力狀態(tài),以保證加工過程中的道具效率切削效率最高,達(dá)到加工精度和光滑度的要求。另外,數(shù)控機(jī)床的故障自診和自我修復(fù)功能,采用了CNC系統(tǒng),該系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床啟動的同時,也隨機(jī)啟動,對數(shù)控機(jī)床工作當(dāng)中的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控,當(dāng)數(shù)控機(jī)床參數(shù)便利預(yù)定波動范圍之外,將自動修正,還會對硬件設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,提醒機(jī)械操作人員相應(yīng)的保養(yǎng)工作,例如刀面磨損和刀具溫度過高等都會有相應(yīng)的指示燈。
3、結(jié)束語
20世紀(jì)中期,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,自動信息處理、數(shù)據(jù)處理以及電子計算機(jī)的出現(xiàn),給自動化技術(shù)帶來了新的概念,用數(shù)字化信號對機(jī)床運動及其加工過程進(jìn)行控制,推動了機(jī)床自動化的發(fā)展。
采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工,最早是在40年代初,由美國北密支安的一個小型飛機(jī)工業(yè)承包商派爾遜斯公司(ParsonsCorporation)實現(xiàn)的。他們在制造飛機(jī)的框架及直升飛機(jī)的轉(zhuǎn)動機(jī)翼時,利用全數(shù)字電子計算機(jī)對機(jī)翼加工路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,并考慮到刀具直徑對加工路線的影響,使得加工精度達(dá)到±0.0381mm(±0.0015in),達(dá)到了當(dāng)時的最高水平。
1952年,麻省理工學(xué)院在一臺立式銑床上,裝上了一套試驗性的數(shù)控系統(tǒng),成功地實現(xiàn)了同時控制三軸的運動。這臺數(shù)控機(jī)床被大家稱為世界上第一臺數(shù)控機(jī)床。
這臺機(jī)床是一臺試驗性機(jī)床,到了1954年11月,在派爾遜斯專利的基礎(chǔ)上,第一臺工業(yè)用的數(shù)控機(jī)床由美國本迪克斯公司(Bendix-Cooperation)正式生產(chǎn)出來。
在此以后,從1960年開始,其他一些工業(yè)國家,如德國、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。
數(shù)控機(jī)床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銑床,因為數(shù)控機(jī)床能夠解決普通機(jī)床難于勝任的、需要進(jìn)行輪廓加工的曲線或曲面零件。
然而,由于當(dāng)時的數(shù)控系統(tǒng)采用的是電子管,體積龐大,功耗高,因此除了在軍事部門使用外,在其他行業(yè)沒有得到推廣使用。
到了1960年以后,點位控制的數(shù)控機(jī)床得到了迅速的發(fā)展。因為點位控制的數(shù)控系統(tǒng)比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡單得多。因此,數(shù)控銑床、沖床、坐標(biāo)鏜床大量發(fā)展,據(jù)統(tǒng)計資料表明,到1966年實際使用的約6000臺數(shù)控機(jī)床中,85%是點位控制的機(jī)床。
數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中,值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床,它能實現(xiàn)工件一次裝卡而進(jìn)行多工序的加工。這種產(chǎn)品最初是在1959年3月,由美國卡耐·;特雷克公司(Keaney&TreckerCorp.)開發(fā)出來的。這種機(jī)床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具,根據(jù)穿孔帶的指令自動選擇刀具,并通過機(jī)械手將刀具裝在主軸上,對工件進(jìn)行加工。它可縮短機(jī)床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床中一種非常重要的品種,不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心,還有用于回轉(zhuǎn)整體零件加工的車削中心、磨削中心等。
1967年,英國首先把幾臺數(shù)控機(jī)床連接成具有柔性的加工系統(tǒng),這就是所謂的柔性制造系統(tǒng)(FlexibleManufacturingSystem——FMS)之后,美、歐、日等也相繼進(jìn)行開發(fā)及應(yīng)用。1974年以后,隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展,微處理器直接用于數(shù)控機(jī)床,使數(shù)控的軟件功能加強,發(fā)展成計算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床(簡稱為CNC機(jī)床),進(jìn)一步推動了數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用和大力發(fā)展。
80年代,國際上出現(xiàn)了1~4臺加工中心或車削中心為主體,再配上工件自動裝卸和監(jiān)控檢驗裝置的柔性制造單元(FlexibleManufacturingCell——FMC)。這種單元投資少,見效快,既可單獨長時間少人看管運行,也可集成到FMS或更高級的集成制造系統(tǒng)中使用。
目前,F(xiàn)MS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領(lǐng)域擴(kuò)展,從中小批量加工向大批量加工發(fā)展。
所以機(jī)床數(shù)控技術(shù),被認(rèn)為是現(xiàn)代機(jī)械自動化的基礎(chǔ)技術(shù)。
那什么是車床呢?據(jù)資料所載,所謂車床,是主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件,是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。
古代的車床是靠手拉或腳踏,通過繩索使工件旋轉(zhuǎn),并手持刀具而進(jìn)行切削的。1797年,英國機(jī)械發(fā)明家莫茲利創(chuàng)制了用絲杠傳動刀架的現(xiàn)代車床,并于1800年采用交換齒輪,可改變進(jìn)給速度和被加工螺紋的螺距。1817年,另一位英國人羅伯茨采用了四級帶輪和背輪機(jī)構(gòu)來改變主軸轉(zhuǎn)速。
為了提高機(jī)械化自動化程度,1845年,美國的菲奇發(fā)明轉(zhuǎn)塔車床;1848年,美國又出現(xiàn)回輪車床;1873年,美國的斯潘塞制成一臺單軸自動車床,不久他又制成三軸自動車床;20世紀(jì)初出現(xiàn)了由單獨電機(jī)驅(qū)動的帶有齒輪變速箱的車床。
第一次世界大戰(zhàn)后,由于軍火、汽車和其他機(jī)械工業(yè)的需要,各種高效自動車床和專門化車床迅速發(fā)展。為了提高小批量工件的生產(chǎn)率,40年代末,帶液壓仿形裝置的車床得到推廣,與此同時,多刀車床也得到發(fā)展。50年代中,發(fā)展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數(shù)控技術(shù)于60年代開始用于車床,70年代后得到迅速發(fā)展。
車床依用途和功能區(qū)分為多種類型。
普通車床的加工對象廣,主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)整范圍大,能加工工件的內(nèi)外表面、端面和內(nèi)外螺紋。這種車床主要由工人手工操作,生產(chǎn)效率低,適用于單件、小批生產(chǎn)和修配車間。
轉(zhuǎn)塔車床和回轉(zhuǎn)車床具有能裝多把刀具的轉(zhuǎn)塔刀架或回輪刀架,能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序,適用于成批生產(chǎn)。
自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工,能自動上下料,重復(fù)加工一批同樣的工件,適用于大批、大量生產(chǎn)。
多刀半自動車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似,但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下,用于加工盤、環(huán)和軸類工件,其生產(chǎn)率比普通車床提高3~5倍。
仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸,自動完成工件的加工循環(huán),適用于形狀較復(fù)雜的工件的小批和成批生產(chǎn),生產(chǎn)率比普通車床高10~15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型
立式車床的主軸垂直于水平面,工件裝夾在水平的回轉(zhuǎn)工作臺上,刀架在橫粱或立柱上移動。適用于加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件,一般分為單柱和雙柱兩大類。
鏟齒車床在車削的同時,刀架周期地作徑向往復(fù)運動,用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件,由單獨電動機(jī)驅(qū)動的小砂輪鏟磨齒面。
專門車床是用于加工某類工件的特定表面的車床,如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。聯(lián)合車床主要用于車削加工,但附加一些特殊部件和附件后,還可進(jìn)行鏜、銑、鉆、插、磨等加工,具有“一機(jī)多能”的特點,適用于工程車、船舶或移動修理站
看機(jī)床的水平主要看金屬切削機(jī)床,其他機(jī)床技術(shù)和復(fù)雜性不高,就是近幾年很流行的電加工機(jī)床,也只是方法的改變,沒什么復(fù)雜性和科技含量。
我國的數(shù)控磨床水平不錯,每年都有大量出口,因為它簡單,基本屬于勞動密集型。
金屬加工主要是去除材料,得到想得到的金屬形狀。去除材料,主要靠車和銑,車床發(fā)展為數(shù)控車床,銑床發(fā)展為加工中心。高精度多軸機(jī)床,可以讓復(fù)雜零件在精度和形狀上一次到位,例如,飛機(jī)上的一個復(fù)雜零件,以前由很多種工人:車工、銑工、磨床工、畫線工、熱處理工用好幾個月干,其中還有報廢的,最新的復(fù)合數(shù)控機(jī)床幾天甚至幾個小時就全干好了,而且精度比你設(shè)計的還高。零件精度高就意味著壽命長,可靠性好。
由普通發(fā)展到數(shù)控,一個人頂原來的十個,在精度上,更是沒法說,適應(yīng)性上,零件變了,換個程序就行。把人的因素也降為最低,以前在工廠,誰要時會車渦輪、蝸桿,沒個10年8年的不行,要是誰掌握了,那牛得很。現(xiàn)在用數(shù)控設(shè)備,只要你會編程,把參數(shù)輸進(jìn)去就可以了,很簡單,剛畢業(yè)的技校學(xué)生都會,而且批量的產(chǎn)品質(zhì)量也有保證。
自美國在50年代末搞出世界一臺數(shù)控車床后,機(jī)床制造業(yè)就進(jìn)入了數(shù)控時代,中國在六十年代也搞出了第一代數(shù)控機(jī)床,但后來中國進(jìn)入了什么年代,大家都知道。等80年代我們再去看世界的數(shù)控機(jī)床水平,差距就是20年了,其實奮起直追還有希望,但國營工廠不思進(jìn)取,到了90年代,我們再去看世界水平,已有30年的差距了。中國改革開放前走的是蘇聯(lián)的路子,什么叫蘇聯(lián)的路子,舉個例子來講:比如,生產(chǎn)一根軸,蘇聯(lián)的方式是建一個專用生產(chǎn)線,用多臺專用機(jī)床,好處是批量很容易上去,但一旦這根軸的參數(shù)發(fā)生了變化,這條線就報廢了,生產(chǎn)人員也就沒事做了。在1960-1980年代,國營工廠一個產(chǎn)品生產(chǎn)幾十年不變樣。到了1980年代后,當(dāng)時搞商品經(jīng)濟(jì),這些廠不能迅速適應(yīng)市場,經(jīng)營就困難了,到了90年代就大量破產(chǎn),大量職工下崗。現(xiàn)代的生產(chǎn)也有大批量生產(chǎn),但主要是單件小批量,不管是那種,只要你的設(shè)備是數(shù)控的,適應(yīng)起來就快。專業(yè)機(jī)床的路子已經(jīng)到頭了,;西方走的路和前蘇聯(lián)不一樣,當(dāng)年的“東芝”事件,就是日本東芝賣給蘇聯(lián)了幾臺五軸聯(lián)動的數(shù)控銑床,讓蘇聯(lián)在潛艇的推進(jìn)螺旋槳上的制造,上了一個檔次,讓美國的聲納聽不到潛艇聲音了,所以美國要懲處東芝公司。由此也可見,前蘇聯(lián)的機(jī)床制造業(yè)也落后了,他們落后,我們就更不用說了。雖然,美國搞出了世界第一臺數(shù)控機(jī)床,但數(shù)控機(jī)床的發(fā)展,還是要數(shù)德國。德國本來在機(jī)械方面就是世界第一,數(shù)控機(jī)床無非就是搞機(jī)電一體化,機(jī)械方面德國已沒問題,剩下的就是電子系統(tǒng)方面,德國的電子系統(tǒng)工業(yè)本來就強大,所以在上世紀(jì)六、七十年代,德國就執(zhí)機(jī)床界的牛耳了。
但日本人的強項就是仿造,從上世紀(jì)70年代起,日本大量從德國引進(jìn)技術(shù),消化后大量仿造,經(jīng)過努力,日本在90年代起,就超越了德國,成為世界第一大數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國,直到現(xiàn)在還是。他們在機(jī)床制造水平上,有一些也走在了世界前面,如在機(jī)床復(fù)合(一機(jī)多種功能)化方面,是世界第一。數(shù)控機(jī)床的核心就在數(shù)控系統(tǒng)方面,日本目前在系統(tǒng)方面也排世界第一,主要是它的發(fā)拿科公司。第一代的系統(tǒng)用步進(jìn)電機(jī),我們現(xiàn)在也能造,第二代用交流伺服電機(jī)。現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)的核心就是交流伺服電機(jī)和系統(tǒng)內(nèi)的邏輯控制軟件,交流伺服電機(jī)我們國家目前還沒有誰能制造,這是一個光學(xué)、機(jī)械、電子的綜合體。邏輯控制軟件就是控制機(jī)床的各軸運動,而這些軸是用伺服電機(jī)驅(qū)動的,一般的系統(tǒng)能同時控制3軸,高級系統(tǒng)能控制五軸,能控5軸的,五軸以上也沒問題。我們國家也由有5軸系統(tǒng),但“做秀”的成份多,還沒實用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機(jī)床,100%進(jìn)口。
機(jī)床是一個國家制造業(yè)水平高低的象征,其核心就是數(shù)控系統(tǒng)。我們目前不要說系統(tǒng),就是國內(nèi)造的質(zhì)量稍微好一點的數(shù)控機(jī)床,所用的高精度滾珠絲杠,軸承都是進(jìn)口的,主要是買日本的,我們自產(chǎn)的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問題。目前國內(nèi)的各大機(jī)床廠,數(shù)控系統(tǒng)100%外購,各廠家一般都買日本發(fā)那科、三菱的系統(tǒng),占80%以上,也有德國西門子的系統(tǒng),但比較少。德國西門子系統(tǒng)為什么用的少呢?早期,德國系統(tǒng)不太能適合我們的電網(wǎng),我們的電網(wǎng)穩(wěn)定性不夠,西門子系統(tǒng)的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了,他們的系統(tǒng)就燒不壞。近來西門子系統(tǒng)改進(jìn)了不少,價格方面還是略高。德國人很不重視中國,所以他們的系統(tǒng)漢語化最近才有,不像日本,老早就有漢語化版的。
就國產(chǎn)高級數(shù)控機(jī)床而言,其利潤的主體是被外國人拿走了,中國只是掙了一個辛苦錢。
美國為什么沒有能成為數(shù)控機(jī)床制造大國呢?這個和他們當(dāng)時制定產(chǎn)業(yè)政策的人有關(guān),再加上當(dāng)時美國的勞動力貴,買比制造劃算。機(jī)床屬于投資大,見效慢,回報率底的產(chǎn)業(yè),而且需要技術(shù)積累。不太附和美國情況。但后來美國發(fā)現(xiàn),機(jī)床屬于戰(zhàn)略物資,沒有它,飛機(jī)、大炮、坦克、軍艦的制造都有問題,所以他們重新制定政策,扶植了一些機(jī)床廠,規(guī)定了一些單位只能買國產(chǎn)設(shè)備,就是貴也得買,這就為美國保留了一些數(shù)控機(jī)床行業(yè)。美國機(jī)床在世界上沒有什么競爭力。
歐洲的機(jī)床,除德國外,瑞士的也很好,要說超高精密機(jī)床,瑞士的相當(dāng)好,但價格也是天價。一般用戶用不起。意大利、英國、法國屬于二流,中國很少買他們的機(jī)床。西班牙為了讓中國進(jìn)口他們的機(jī)床,不惜貸款給中國,但買的人也很少??借錢總是要還的。
韓國、臺灣的數(shù)控機(jī)床制造能力比大陸地區(qū)略強,不過水平差不多。他們也是在上世紀(jì)90年代引進(jìn)日本技術(shù)發(fā)展的。韓國應(yīng)該好一點,它有自己制造的、已經(jīng)商業(yè)化了的數(shù)控系統(tǒng),但進(jìn)口到中國的機(jī)床,應(yīng)我們的要求,也換成了日本系統(tǒng)。我們對他們的系統(tǒng)信不過。韓國數(shù)控機(jī)床主要有兩家:大宇和現(xiàn)代。大宇目前在我國設(shè)有合資企業(yè)。臺灣機(jī)床和我們大體一樣,自己造機(jī)械部分,系統(tǒng)采購日本的。但他們的機(jī)床質(zhì)量差,壽命短,目前在大陸影響很壞。其實他們比我們國產(chǎn)的要好一點。但我們自己的差,我們還能容忍,臺灣的機(jī)床是用美金買來的,用的不好,那火就大了。臺灣最主要的幾家機(jī)床廠已打算把工廠遷往大陸,大部分都在上海。這些廠目前在國內(nèi)的競爭中,也打著“國產(chǎn)”的旗號。
近來隨著中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,也引起了世界一些主要機(jī)床廠商的注意,2000年,日本最大的機(jī)床制造商“馬扎克”在中國銀川設(shè)立了一家數(shù)控機(jī)床合資廠,據(jù)說制造水平相當(dāng)高,號稱“智能化、網(wǎng)絡(luò)化”工廠,和世界同步。今年日本另外一家大機(jī)床廠大隈公司在北京設(shè)立了一家能年產(chǎn)1000臺數(shù)控機(jī)床的控股公司,德國的一家很有名的企業(yè)也在上海設(shè)立了工廠。
目前,國家制定了一些政策,鼓勵國民使用國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床,各廠家也在努力追趕。國內(nèi)買機(jī)床最多的是軍工企業(yè),一個購買計劃里,80%是進(jìn)口,國產(chǎn)機(jī)床滿足不了需要。今后五年內(nèi),這個趨勢不會改變。不過就目前國內(nèi)的需要來講,我國的數(shù)控機(jī)床目前能滿足中低檔產(chǎn)品的訂貨。
美、德、日三國是當(dāng)今世上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計、制造和使用上,技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗最多的國家。因其社會條件不同,各有特點。
1.美國的數(shù)控發(fā)展史
美國政府重視機(jī)床工業(yè),美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù),并且提供充足的經(jīng)費,且網(wǎng)羅世界人才,特別講究“效率”和“創(chuàng)新”,注重基礎(chǔ)科研。因而在機(jī)床技術(shù)上不斷創(chuàng)新,如1952年研制出世界第一臺數(shù)控機(jī)床、1958年創(chuàng)制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。由於美國首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求,充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動化所需的自動線,而且電子、計算機(jī)技術(shù)在世界上領(lǐng)先,因此其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實,且一貫重視科研和創(chuàng)新,故其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。當(dāng)今美國生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機(jī)床,其存在的教訓(xùn)是,偏重於基礎(chǔ)科研,忽視應(yīng)用技術(shù),且在上世紀(jì)80代政府一度放松了引導(dǎo),致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量增加緩慢,于1982年被后進(jìn)的日本超過,并大量進(jìn)口。從90年代起,糾正過去偏向,數(shù)控機(jī)床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱茫a(chǎn)量又逐漸上升。
2.德國的數(shù)控發(fā)展史
德國政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位,在多方面大力扶植。,於1956年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床后,德國特別注重科學(xué)試驗,理論與實際相結(jié)合,基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作,對數(shù)控機(jī)床的共性和特性問題進(jìn)行深入的研究,在質(zhì)量上精益求精。德國的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實用、貨真價實,出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之先進(jìn)實用,其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件,在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng),均為世界聞名,競相采用。
3.日本的數(shù)控發(fā)展史
日本政府對機(jī)床工業(yè)之發(fā)展異常重視,通過規(guī)劃、法規(guī)(如“機(jī)振法”、“機(jī)電法”、“機(jī)信法”等)引導(dǎo)發(fā)展。在重視人才及機(jī)床元部件配套上學(xué)習(xí)德國,在質(zhì)量管理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國,甚至青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。自1958年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床后,1978年產(chǎn)量(7,342臺)超過美國(5,688臺),至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位(2001年產(chǎn)量46,604臺,出口27,409臺,占59%)。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng),先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床,大量出口,占去世界廣大市場。在上世紀(jì)80年代開始進(jìn)一步加強科研,向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā)展。日本FANUC公司戰(zhàn)略正確,仿創(chuàng)結(jié)合,針對性地發(fā)展市場所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng),在技術(shù)上領(lǐng)先,在產(chǎn)量上居世界第一。該公司現(xiàn)有職工3,674人,科研人員超過600人,月產(chǎn)能力7,000套,銷售額在世界市場上占50%,在國內(nèi)約占70%,對加速日本和世界數(shù)控機(jī)床的發(fā)展起了重大促進(jìn)作用。
4.我國的現(xiàn)狀
我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代,中國于1958年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床,發(fā)展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段,從1979年至今為第二階段。第一階段中對數(shù)控機(jī)床特點、發(fā)展條件缺乏認(rèn)識,在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、配套件不過關(guān)的情況下,一哄而上又一哄而下,曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳,無法用于生產(chǎn)而停頓。主要存在的問題是盲目性大,缺乏實事求是的科學(xué)精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù),從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國(地區(qū))引進(jìn)數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)和合作、合資生產(chǎn),解決了可靠性、穩(wěn)定性問題,數(shù)控機(jī)床開始正式生產(chǎn)和使用,并逐步向前發(fā)展。通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù),“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”,我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績。特別是最近幾年,我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,1998~2004年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此,進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢頭依然強勁,從2002年開始,中國連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國,2004年中國機(jī)床主機(jī)消費高達(dá)94.6億美元,國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯,70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場競爭力,究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應(yīng)看清形勢,充分認(rèn)識國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足,努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù),加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度,以縮短與發(fā)達(dá)國家之問的差距。
在20余年間,數(shù)控機(jī)床的設(shè)計和制造技術(shù)有較大提高,主要表現(xiàn)在三大方面:培訓(xùn)一批設(shè)計、制造、使用和維護(hù)的人才;通過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床,使設(shè)計、制造、使用水平大大提高,縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距;通過利用國外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套,開始能自行設(shè)計及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動加工的數(shù)控機(jī)床,供應(yīng)國內(nèi)市場的需求,但對關(guān)鍵技術(shù)的試驗、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐,不能獨立發(fā)展,基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段,與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。存在的主要問題包括:缺乏象日本“機(jī)電法”、“機(jī)信法”那樣的指引;嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人;缺少深入系統(tǒng)的科研工作;元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套;企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作,基本上孤軍作戰(zhàn),雖然廠多人眾,但形成不了合力。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代,通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù),“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”,我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績。特別是最近幾年,我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,1998~2004年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此,進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢頭依然強勁,從2002年開始,中國連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國,2004年中國機(jī)床主機(jī)消費高達(dá)94.6億美元,國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯,70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場競爭力,究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應(yīng)看清形勢,充分認(rèn)識國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足,努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù),加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度,以縮短與發(fā)達(dá)國家之問的差距。
2003年開始,中國就成了全球最大的機(jī)床消費國,也是世界上最大的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口國。目前正在提高機(jī)械加工設(shè)備的數(shù)控化率,1999年,我們國家機(jī)械加工設(shè)備數(shù)控華率是5-8%,目前預(yù)計是15-20%之間。一、什么是數(shù)控機(jī)床車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機(jī)械加工方法,所謂機(jī)械加工,就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀,包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設(shè)備都稱為機(jī)床,數(shù)控機(jī)床就是在普通機(jī)床上發(fā)展過來的,數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。給機(jī)床裝上數(shù)控系統(tǒng)后,機(jī)床就成了數(shù)控機(jī)床。當(dāng)然,普通機(jī)床發(fā)展到數(shù)控機(jī)床不只是加裝系統(tǒng)這么簡單,例如:從銑床發(fā)展到加工中心,機(jī)床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,最主要的是加了刀庫,大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數(shù)控設(shè)備,主要是指數(shù)控車床和加工中心。我國目前各種門類的數(shù)控機(jī)床都能生產(chǎn),水平參差不齊,有的是世界水平,有的比國外落后10-15年,但如果國家支持,追趕起來也不是什么問題,例如:去年,沈陽機(jī)床集團(tuán)收購了德國西思機(jī)床公司,意義很大,如果大力消化技術(shù),可以縮短不少差距。大連機(jī)床公司也從德國引進(jìn)了不少先進(jìn)技術(shù)。上海一家企業(yè)購買日本著名的機(jī)床制造商池貝。,近幾年隨著中國制造的崛起,歐洲不少企業(yè)倒閉或者被兼并,如馬毫、斯濱納等。日本經(jīng)濟(jì)不景氣,有不少在80年代很出名的機(jī)床制造商倒閉,例如:新瀉鐵工所。二、數(shù)控設(shè)備的發(fā)展方向六個方面:智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高速、高精度、符合、環(huán)保。目前德國和瑞士的機(jī)床精度最高,綜合起來,德國的水平最高,日本的產(chǎn)值最大。美國的機(jī)床業(yè)一般。中國大陸、韓國。臺灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言,我們應(yīng)該能進(jìn)世界前4名。三、數(shù)控系統(tǒng) 由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)、和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成。目前世界最大的三家廠商是:日本發(fā)那客、德國西門子、日本三菱;其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內(nèi)由華中數(shù)控、航天數(shù)控等。國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛開始產(chǎn)業(yè)化、水平質(zhì)量一般。高檔次的系統(tǒng)全都是進(jìn)口。華中數(shù)控這幾年發(fā)展迅速,軟件水平相當(dāng)不錯,但差就差在電器硬件上,故障率比較高。華中數(shù)控也有意向數(shù)控機(jī)床業(yè)進(jìn)軍,但機(jī)床的硬件方面不行,質(zhì)量精度一般。目前國內(nèi)一些大廠還沒有采用華中數(shù)控的。廣州機(jī)床廠的簡易數(shù)控系統(tǒng)也不錯。我們國家機(jī)床業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)在數(shù)控系統(tǒng)。
四、機(jī)床精度1、機(jī)械加工機(jī)床精度分靜精度、加工精度(包括尺寸精度和幾何精度)、定位精度、重復(fù)定位精度等5種。2、機(jī)床精度體系:目前我們國家內(nèi)承認(rèn)的大致是四種體系:德國VDI標(biāo)準(zhǔn)、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)ISO標(biāo)準(zhǔn)、國標(biāo)GB,國標(biāo)和國際標(biāo)準(zhǔn)差不多。3、看一臺機(jī)床水平的高低,要看它的重復(fù)定位精度,一臺機(jī)床的重復(fù)定位精度如果能達(dá)到0.005mm(ISO標(biāo)準(zhǔn).、統(tǒng)計法),就是一臺高精度機(jī)床,在0.005mm(ISO標(biāo)準(zhǔn).、統(tǒng)計法)以下,就是超高精度機(jī)床,高精度的機(jī)床,要有最好的軸承、絲杠。;4、加工出高精度零件,不只要求機(jī)床精度高,還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。五、目前世界著名機(jī)床廠商在我國的投資情況1、2000年,世界最大的專業(yè)機(jī)床制造商馬扎克(MAZAK)在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機(jī)床公司”的機(jī)床公司,生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心和車銑復(fù)合中心。機(jī)床質(zhì)量不錯,目前效益良好,年產(chǎn)600臺,目前正在建2期工程,建成后可以年產(chǎn)1200臺。2、2003年,德國著名的機(jī)床制造商德馬吉在上海投資建廠,目前年組裝生產(chǎn)數(shù)控車床和立式加工中心120臺左右。3、2002年,日本著名的機(jī)床生產(chǎn)商大隈公司和北京第一機(jī)床廠合資建廠,年生產(chǎn)能力為1000臺,生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心、臥式加工中心。4、韓國大宇在山東青島投資建廠,目前生產(chǎn)能力不知。5、臺灣省的著名機(jī)床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠,年生產(chǎn)能力800臺。5、民營企業(yè)進(jìn)入機(jī)床行業(yè)情況1、浙江日發(fā)公司,2000年投產(chǎn),生產(chǎn)數(shù)控車床、加工中心。年生產(chǎn)能力300臺。2.2004年,浙江寧波著名的鑄塑機(jī)廠商海天公司投資生產(chǎn)機(jī)床,主要是從日本引進(jìn)技術(shù),目前剛開始,起點比較高。3.2002年,西安北村投產(chǎn),名字象日本的,其實老板是中國人,采用日本技術(shù)。生產(chǎn)小型儀表數(shù)控車床,水平相當(dāng)不錯。六、軍工企業(yè)技改情況軍工企業(yè)得到國家撥款開始于當(dāng)年“大使館被炸”,后來臺灣上臺后,大規(guī)模技改開始了,軍工企業(yè)進(jìn)入新一輪的技改高峰,我們很多軍工企業(yè)開始停止購買普通設(shè)備。尤其是近3年來,我們的軍工企業(yè)從歐洲和日本買了大批量的先進(jìn)數(shù)控機(jī)床。也從國內(nèi)機(jī)床廠哪里采購了大批普通數(shù)控機(jī)床,國內(nèi)機(jī)床廠商為了迎接這次大技改,也引進(jìn)了不少先進(jìn)技術(shù),爭取軍工企業(yè)的高端訂單。聽在軍工企業(yè)的朋友講,如果再能“頂”三年,我們的整體水平會上一個臺階。 其實,總書記掌權(quán)以來,已經(jīng)把國防事業(yè)提到了和經(jīng)濟(jì)發(fā)展一樣的高度上,他說,我們要建立和經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的國防能力,相信再過10年,隨著我國國防工業(yè)和汽車行業(yè)的發(fā)展,我們國家會誕生世界水平的機(jī)床制造商,也將會超越日本,成為世界第一機(jī)床生產(chǎn)大國。
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1. 主軸系統(tǒng)分類及特點
數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的大功率執(zhí)行機(jī)構(gòu),其功能是接受數(shù)控系統(tǒng)(CNC)的S碼速度指令及M碼輔助功能指令,驅(qū)動主軸進(jìn)行切削加工。它包括主軸驅(qū)動裝置、主軸電動機(jī)、主軸位置檢測裝置、傳動機(jī)構(gòu)及主軸。通常主軸驅(qū)動被加工工件旋轉(zhuǎn)的是車削加工,所對應(yīng)的機(jī)床是車床類;主軸驅(qū)動切削刀具旋轉(zhuǎn)的是銑削加工,所對應(yīng)的機(jī)床是銑床類。
全功能數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)大多采用無級變速。目前,無級變速系統(tǒng)根據(jù)控制方式的不同主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種,一般采用直流或交流主軸電機(jī),通過帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn),或通過帶傳動和主軸箱內(nèi)的減速齒輪(以獲得更大的轉(zhuǎn)矩)帶動主軸旋轉(zhuǎn)。另外根據(jù)主軸速度控制信號的不同可分為模擬量控制的主軸驅(qū)動裝置和串行數(shù)字控制的主軸驅(qū)動裝置兩類。模擬量控制的的主軸驅(qū)動裝置采用變頻器實現(xiàn)主軸電動機(jī)控制,有通用變頻器控制通用電機(jī)和專用變頻器控制專用電機(jī)兩種形式。目前大部分的經(jīng)濟(jì)型機(jī)床均采用數(shù)控系統(tǒng)模擬量輸出+變頻器+感應(yīng)(異步)電機(jī)的形式,性價比很高,這時也可以將模擬主軸稱為變頻主軸。串行主軸驅(qū)動裝置一般由各數(shù)控公司自行研制并生產(chǎn),如西門子公司的611系列,日本發(fā)那克公司的α系列等。
1.1普通籠型異步電動機(jī)配齒輪變速箱
這是最經(jīng)濟(jì)的一種方法主軸配置方式,但只能實現(xiàn)有級調(diào)速,由于電動機(jī)始終工作在額定轉(zhuǎn)速下,經(jīng)齒輪減速后,在主軸低速下輸出力矩大,重切削能力強,非常適合粗加工和半精加工的要求。如果加工產(chǎn)品比較單一,對主軸轉(zhuǎn)速沒有太高的要求,配置在數(shù)控機(jī)床上也能起到很好的效果;它的缺點是噪音比較大,由于電機(jī)工作在工頻下,主軸轉(zhuǎn)速范圍不大,不適合有色金屬和需要頻繁變換主軸速度的加工場合。
1.2普通籠型異步電動機(jī)配簡易型變頻器
可以實現(xiàn)主軸的無級調(diào)速,主軸電動機(jī)只有工作在約500轉(zhuǎn)/分鐘以上才能有比較滿意的力矩輸出,否則,特別是車床很容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)的情況,一般會采用兩擋齒輪或皮帶變速,但主軸仍然只能工作在中高速范圍,另外因為受到普通電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速的限制,主軸的轉(zhuǎn)速范圍受到較大的限制。
1.3通籠型異步電動機(jī)配通用變頻器
目前進(jìn)口的通用變頻器,除了具有U/f曲線調(diào)節(jié),一般還具有無反饋矢量控制功能,會對電動機(jī)的低速特性有所改善,配合兩級齒輪變速,基本上可以滿足車床低速(100―200轉(zhuǎn)/分鐘)小加工余量的加工,但同樣受最高電動機(jī)速度的限制。這是目前經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床比較常用的主軸驅(qū)動系統(tǒng)。
1.4專用變頻調(diào)速電動機(jī)配通用變頻器
將調(diào)速電動機(jī)與主軸合成一體,這是幾年來新出現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)。這種變速方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu),有效地提高了主軸部件的剛度,但主軸輸出轉(zhuǎn)矩小,電動機(jī)發(fā)熱對主軸影響較大。
2.主軸系統(tǒng)的發(fā)展方向
機(jī)床的主軸驅(qū)動與進(jìn)給驅(qū)動有較大的差別。機(jī)床主軸的工作運動通常是旋轉(zhuǎn)運動,不像進(jìn)給驅(qū)動需要絲杠或其他直線運動裝置作往復(fù)運動。數(shù)控機(jī)床通常通過主軸的回轉(zhuǎn)與進(jìn)給軸的進(jìn)給實現(xiàn)刀具與工件的快速的相對切削運動。在20世紀(jì)60―70年代,數(shù)控機(jī)床的主軸一般采用三項感應(yīng)電動機(jī)配上多級齒輪變速箱實現(xiàn)有級變速的驅(qū)動方式。隨著刀具技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、加工工藝以及生產(chǎn)效率的不斷發(fā)展,上述傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對主軸傳動提出了更高的要求:
2.1調(diào)速范圍寬并實現(xiàn)無級調(diào)速;
對主軸的調(diào)速范圍要求更高,就是要求主軸能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令自動實現(xiàn)無極調(diào)速,并減少中間傳動環(huán)節(jié),簡化主軸箱。主軸變速分為有級變速、無級變速和分段無級變速三種形式,其中有級變速僅用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,大多數(shù)數(shù)控機(jī)床均采用無級變速或分段無級變速。在無級變速中,變頻調(diào)速主軸一般用于普及型數(shù)控機(jī)床,交流伺服主軸則用于中、高檔數(shù)控機(jī)床。
2.2恒功率范圍要寬;
主軸在全速范圍內(nèi)均能提供切削所需功率,并盡可能在全速范圍內(nèi)提供主軸電動機(jī)的最大功率。由于主軸電動機(jī)與驅(qū)動裝置的限制,主軸在低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出。為滿足數(shù)控機(jī)床低速、強力切削的需要,常采用分級無級變速地方法(即在低速段采用機(jī)械減速裝置),以擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩。
2.3 具有4象限驅(qū)動能力;
要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動時均可進(jìn)行自動加、減速控制,并且加、減速時間要短。
2.4 具有位置控制能力;
即進(jìn)給功能(C軸功能)和定向功能(準(zhǔn)停功能),以滿足機(jī)床自動換刀、剛性攻絲、螺紋切削以及車削中心的某些加工工藝的需要。
2.5具有較高的精度與剛度,傳動平穩(wěn),噪音低;
2.6 良好的抗震性和熱穩(wěn)定性。
3.國內(nèi)外先進(jìn)主軸系統(tǒng)
“十二五”期間,我國將大力推進(jìn)兩化深度融合,大力發(fā)展高端制造裝備,其戰(zhàn)略目標(biāo)是實現(xiàn)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,實現(xiàn)制造業(yè)向資源節(jié)約型和環(huán)境友好型轉(zhuǎn)型。
作為裝備制造業(yè)“母機(jī)”的高檔數(shù)控機(jī)床或基礎(chǔ)制造裝備,是高端制造裝備的重要組成部分,也是實現(xiàn)兩化深度融合的重要載體,不僅在機(jī)床的設(shè)計、生產(chǎn)過程中應(yīng)實現(xiàn)綠色,而且所生產(chǎn)的機(jī)床工具產(chǎn)品也應(yīng)做到高效率、高精度、低能耗,并應(yīng)從設(shè)計階段就考慮使機(jī)床工具產(chǎn)品具備良好的再制造性能。
實施機(jī)床行業(yè)的綠色制造,重點應(yīng)從四個途徑入手,首先是機(jī)床的綠色設(shè)計,第二,發(fā)展新工藝及新產(chǎn)品,第三,機(jī)床再制造,第四,機(jī)床的數(shù)控化和智能化。
機(jī)床的綠色設(shè)計
傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計,通常主要考慮的是產(chǎn)品的基本屬性,如功能、質(zhì)量、壽命、成本等,很少考慮環(huán)境屬性。按照這種方式生產(chǎn)出來的產(chǎn)品,很可能在其使用壽命結(jié)束后,回收利用率低,資源浪費嚴(yán)重,造成環(huán)境污染。綠色設(shè)計是從可持續(xù)發(fā)展的高度審視產(chǎn)品的整個生命周期,強調(diào)在產(chǎn)品開發(fā)階段按照全生命周期的觀點進(jìn)行系統(tǒng)性的分析與評價,消除潛在的、對環(huán)境的負(fù)面影響。
綠色設(shè)計是機(jī)床綠色制造的首要環(huán)節(jié),一般包括機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計、綠色材料選擇、制造環(huán)境設(shè)計、工藝設(shè)計、機(jī)床包裝方案設(shè)計和機(jī)床回收處理方案設(shè)計等步驟。此外,為保證綠色設(shè)計的有效性,在設(shè)計方案完成后還應(yīng)對資源消耗和環(huán)境影響等進(jìn)行綜合評價。
機(jī)床的綠色設(shè)計應(yīng)建立面向能源和碳排放模型的生態(tài)化設(shè)計的知識庫和數(shù)據(jù)庫及相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),充分考慮機(jī)床產(chǎn)品使用過程中的能耗和可維護(hù)性,選擇綠色材料,使用多功能部件及模塊化的部件來簡化產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu),做到既節(jié)省原材料,又減少浪費和環(huán)境污染,同時降低機(jī)床使用時的能源消耗;在除塵、、液壓和冷卻系統(tǒng)的改進(jìn)、廢棄物的處理等方面盡可能考慮采用高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)、少無切削術(shù)、干式切削技術(shù)、油氣液凈化技術(shù)及其它潔凈技術(shù)等,提高資源利用率控制和減少廢棄物,實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材、無污染,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì);為了適應(yīng)對廢舊機(jī)床產(chǎn)品回收、再制造的要求,在設(shè)計階段就應(yīng)考慮產(chǎn)品的易拆解、易回收和易修理;同時,應(yīng)注意產(chǎn)品的可擴(kuò)展和升級性,留足功能擴(kuò)展空間,方便用戶通過更換功能部件或使用標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品接口等方式,對產(chǎn)品進(jìn)行升級或添加功能,延長機(jī)床的使用壽命,提高利用率。
發(fā)展新工藝及新產(chǎn)品
機(jī)械工業(yè)在制造過程中是消耗鋼材大戶,而機(jī)械產(chǎn)品在使用過程中則是消耗能源的大戶。機(jī)械產(chǎn)品使用過程的能源消費強度遠(yuǎn)高于生產(chǎn)過程,據(jù)統(tǒng)計,量大面廣、耗能高的21類機(jī)電產(chǎn)品,電力消耗約占全國發(fā)電量的60%,煤炭消耗約占全國煤炭產(chǎn)量的50%,汽油消耗約占全國汽油產(chǎn)量的58%,柴油消耗約占全國柴油產(chǎn)量的40%。
機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過程消耗鋼材約占全國的39%,因此發(fā)展新工藝,并研發(fā)體現(xiàn)新工藝的機(jī)床裝備,對提高材料利用率、節(jié)能節(jié)材有著重要意義,是發(fā)展機(jī)床綠色制造的另一個主要途徑。新工藝的主要發(fā)展趨勢是通過“精確成形+精密磨削”,減少加工過程中的材料耗費和加工過程,同時減少污染物排放。
大力發(fā)展凈成形/近凈成形的工藝及設(shè)備。采用零件精確成形技術(shù),材料利用率可較傳統(tǒng)的成形工藝提高20%-40%,冷精鍛精確成形可使材料利用率提高到98%以上,精確鑄造成形技術(shù)也可達(dá)到90%以上。精確塑性成形技術(shù)大多是在室溫下實施的,免除了加熱工序,節(jié)約了加熱能量,大大減少了零件生產(chǎn)過程中的能量消耗。凈成形零件成形后不需要加工或者需要很少的加工,可取消或大大減少加工工時,實現(xiàn)節(jié)能、降耗的目標(biāo);此外,在成形過程中還可同時考慮通過控制溫度、壓力、流體場、電磁場等外部載荷的施加,提高零件的內(nèi)在質(zhì)量。發(fā)展零件精確成形技術(shù)及相關(guān)裝備,對機(jī)械工業(yè)節(jié)約資源、能源和環(huán)境友好,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展意義重大。
發(fā)展加工過程的新工藝。如采用干切削和微量技術(shù)可以節(jié)省成本并替代高成本、高污染和有害健康的濕切削過程,促進(jìn)機(jī)床的綠色化。磨床的磨削工藝對環(huán)境影響很大,新型的快速點磨削技術(shù)具有磨削區(qū)域小,磨削力小、砂輪使用壽命長、磨削溫度低、冷卻簡單,這對實現(xiàn)綠色制造具有重要意義。
采用新的加工方法。通過發(fā)展增量制造技術(shù),在不用模具和工具的條件下生成復(fù)雜零部件,解決從設(shè)計到制造的快速對接問題,滿足產(chǎn)品快速開發(fā)和快速制造的要求。
機(jī)床再制造
再制造是指以廢舊產(chǎn)品作為生產(chǎn)毛坯,通過專業(yè)化修復(fù)或升級改造的方法來使其質(zhì)量特性不低于原有新品水平的制造過程。再制造是制造產(chǎn)業(yè)鏈的延伸,也是先進(jìn)制造和綠色制造的重要組成部分。再制造產(chǎn)品在產(chǎn)品功能、技術(shù)性能、綠色性、經(jīng)濟(jì)性等質(zhì)量特性方面不低于原型新品,其成本僅是新品的約50%,可實現(xiàn)節(jié)能60%、節(jié)材70%,對環(huán)境的不良影響顯著降低。
根據(jù)我國目前的機(jī)床保有量和預(yù)計每年報廢機(jī)床的情況,機(jī)床的再制造是我國實施機(jī)床綠色制造的關(guān)鍵技術(shù)和重要趨勢。機(jī)床再制造過程一般包括廢舊機(jī)床回收、拆卸、清洗、檢測分類、機(jī)床及零部件再設(shè)計、再制造生產(chǎn)加工、整機(jī)再裝配、調(diào)試、檢驗及銷售等過程。一般來講,機(jī)床再制造可分為產(chǎn)品級再制造和零部件級再制造兩種形式。機(jī)床產(chǎn)品級再制造是對機(jī)床整體性能進(jìn)行提升,包括機(jī)床功能化再造、數(shù)控化升級、節(jié)能化提升等。機(jī)床零部件級再制造主要是根據(jù)零部件的不同對其進(jìn)行再利用、再修復(fù)、再資源化及廢棄處理。
對舊機(jī)床進(jìn)行再制造,可以充分利用機(jī)床原有的床身、導(dǎo)軌、工作臺、立柱、底座等零部件,大大節(jié)約資源和能源,實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材,減少重新生產(chǎn)鑄鐵件對環(huán)境的污染,一次性投入資金少,供貨周期短。同時,機(jī)床再制造可以根據(jù)機(jī)床的狀態(tài)及工藝要求選擇增加數(shù)控系統(tǒng)或其他功能,進(jìn)一步提升機(jī)床性能、節(jié)省成本、提高生產(chǎn)效率。
目前,機(jī)床再制造主要集中在重型和超重型機(jī)床。一般而言,重型、超重型機(jī)床對鋼鐵資源的消耗非常巨大,再制造對部分機(jī)床的能耗節(jié)約高達(dá)60%以上:重型機(jī)床的再制造周期一般為3~6個月,可以利用70%以上的殘留價值,再制造機(jī)床的費用比同類新機(jī)床要低70%左右,再制造周期短、成本低的特性體現(xiàn)得分外明顯;重型機(jī)床大量的基礎(chǔ)件具有耐久穩(wěn)定性,特別是床身、立柱等部件,使得再制造機(jī)床在基礎(chǔ)性能穩(wěn)定方面有了很好的保證。因此,重型機(jī)床再制造在節(jié)約資源,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢尤為明顯。
目前我國機(jī)床再制造存在一些問題,比如機(jī)床再制造缺乏政策性的定義和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);市場競爭不規(guī)范;個性
化的客戶需求造成了機(jī)床再制造業(yè)務(wù)單品種、小批量的特點,產(chǎn)業(yè)化較為困難:我國廢舊機(jī)床的物流體系建設(shè)仍然處于初級階段,舊機(jī)床的回收和再制造機(jī)床的銷售沒有順暢的渠道,再制造業(yè)務(wù)和新品業(yè)務(wù)的矛盾日益明顯等等。
國家工信部近年選擇了一些再制造企業(yè)和項目進(jìn)行了試點支持,對制定再制造行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、提升用戶對再制造產(chǎn)品的使用信心、促進(jìn)再制造業(yè)務(wù)發(fā)展等方面起到了一定的示范試點作用和效果。下一步希望國家有關(guān)部門能夠繼續(xù)加快推進(jìn)機(jī)床再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展,鼓勵更多的企業(yè)進(jìn)入再制造市場,采用稅收、補貼等支持手段,加大對機(jī)床再制造企業(yè)的扶持力度。
機(jī)床的數(shù)控化和智能化
我國作為后發(fā)展的國家,其工業(yè)化進(jìn)程與已完成工業(yè)化的國家不盡相同,是在信息技術(shù)快速發(fā)展的環(huán)境下進(jìn)行的,因此,推行機(jī)床綠色制造很重要的是借助信息技術(shù),使信息技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)密切結(jié)合、深度融合。
1.加強機(jī)床數(shù)控化
20世紀(jì)50年代誕生的數(shù)控技術(shù),以及隨后出現(xiàn)的機(jī)器人技術(shù)和計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù),開創(chuàng)了數(shù)字化制造的先河,加速了制造技術(shù)與信息技術(shù)的融合,也解決了制造產(chǎn)品多樣化對柔性制造的要求。
當(dāng)前數(shù)控技術(shù)及系統(tǒng)已越來越成熟,應(yīng)大力推廣到各種機(jī)床和熱加工設(shè)備上去。
2.發(fā)展機(jī)床智能化
從新的發(fā)展趨勢來看,當(dāng)今的數(shù)控機(jī)床已越來越難滿足市場的要求,具有更高加工質(zhì)量、更高加工效率、更強自適應(yīng)控制和補償功能、更高可靠性、更宜人的人機(jī)交互模式、更強網(wǎng)絡(luò)集成能力等智能化特征的數(shù)控機(jī)床,將會成為未來20年高端數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢,因此要進(jìn)一步加強機(jī)床數(shù)控化的研究和應(yīng)用。
數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備的智能化可以提高能源和原材料的利用效率、降低污染排放水平,提升產(chǎn)品的性能、文化/知識含量以及技術(shù)附加值,增強企業(yè)的市場響應(yīng)能力,提高生產(chǎn)質(zhì)量、效率和安全性。
發(fā)展智能制造裝備需要解決的關(guān)鍵技術(shù)是:面向制造過程狀況監(jiān)控和裝備性能預(yù)測的感知與分析技術(shù),基于幾何與物理約束的智能化工藝規(guī)劃和數(shù)控編程技術(shù),智能數(shù)控系統(tǒng)與伺服控制技術(shù),智能控制技術(shù)。
目前,智能制造裝備已列入我國培育和發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃之中,近期國家科技部、工信部、發(fā)改委等聯(lián)合啟動的《“數(shù)控一代”機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用示范工程》,國家發(fā)改委、財政部、工信部進(jìn)行的“智能制造裝備發(fā)展專項”等都說明國家將“數(shù)控一代”機(jī)械產(chǎn)品和智能制造裝備作為發(fā)展重點方向給予了高度重視,而數(shù)控機(jī)床和基礎(chǔ)制造裝備是其重點。預(yù)計到2020年,我國將把智能制造裝備產(chǎn)業(yè)培育成為具有國際競爭力的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè),總體技術(shù)水平邁入國際先進(jìn)行列。
數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造方面有著便利性和精確度以及高效率的特點,對于一般的機(jī)床很難完成的機(jī)械加工操作通過數(shù)控技術(shù)能夠高質(zhì)量的完成,在對工藝進(jìn)行加工的過程中還能夠?qū)τ诩庸さ膮?shù)得以方便的改變,這些便利的特點使得機(jī)械制造的總體質(zhì)量得到了提高。
2數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢分析
新的技術(shù)給我國的傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迎來了一個蓬勃的春天,也使得制造業(yè)成為了一個工業(yè)化的象征,在計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展的過程中,數(shù)控技術(shù)給我國的一些重要行業(yè)的發(fā)展(例如:汽車和輕工以及醫(yī)療等)也起到了很大的促進(jìn)作用,從目前國內(nèi)外的數(shù)控技術(shù)的實際發(fā)展以及研究的情況來看,其在未來的發(fā)展趨勢上主要向著高速,高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢,五軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展,智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化趨勢,重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立這些方向上邁進(jìn)。
3數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的實際應(yīng)用探究
數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用涉及到多個方面的技術(shù),例如:計算機(jī)技術(shù)、測量技術(shù)、信息處理技術(shù)等等,通過對于這些技術(shù)的運轉(zhuǎn)操作,其對機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展起到了推動性的作用。
1)數(shù)控技術(shù)在機(jī)床方面的實際應(yīng)用,對于機(jī)械設(shè)備來說它在機(jī)械制造中的地位非常的重要,在現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用下機(jī)床設(shè)備已經(jīng)是機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要組成部分,這對于產(chǎn)品的加工質(zhì)量有著關(guān)鍵性的作用,而通過計算機(jī)數(shù)控技術(shù)為機(jī)床的有效控制提供了一個很好的條件,在機(jī)床的數(shù)字化作用下對于刀具以及機(jī)械的部件以及主軸的變速等等都是由數(shù)字來進(jìn)行操作,只需要在對機(jī)械的一些零部件加工之前由編程人員把零部件的相關(guān)程序進(jìn)行編程,而后再通過程序的載體,比如說光碟或者是半導(dǎo)體的存儲器等,進(jìn)行載入程序或者是通過手動的方式把這些程序進(jìn)行輸入電腦中處理,從而通過驅(qū)動電路來對機(jī)床進(jìn)行控制,在這一過程中如果是想改變對機(jī)械的零部件加工只要在電腦系統(tǒng)的程序中進(jìn)行修改,輸入新的程序即可,這對于傳統(tǒng)的人工調(diào)整有著很大的方便性,在效率上得到了提高。
2)數(shù)控技術(shù)在汽車機(jī)械制造中的實際應(yīng)用,在我國的經(jīng)濟(jì)得到穩(wěn)步上升過程中人們的生活水平也隨之得到了很大的提高,在對產(chǎn)品的消費方面需求愈來愈大,其中,對于汽車的需求在近些年的發(fā)展過程中得到了迅猛的增長,這就給汽車機(jī)械的制造技術(shù)提出了高的要求,對于傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)已經(jīng)不能很好的滿足當(dāng)前的市場發(fā)展需求,在這一市場激烈競爭的背景下數(shù)控技術(shù)就有著其重要的作用,數(shù)控技術(shù)在汽車機(jī)械制造中得以應(yīng)用能夠在質(zhì)量上以及效率上都能夠得到有效的提高,對于汽車的零部件的加工以及新產(chǎn)品的研制都有著很好的效率提升,從而也把汽車機(jī)械的零部件加工向著集成化以及規(guī)模化的方向得到了發(fā)展。
3)數(shù)控技術(shù)在煤礦機(jī)械制造中的實際應(yīng)用,煤礦產(chǎn)業(yè)對于我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的促進(jìn)作用,由于煤礦的開采需要機(jī)械的參與并且在當(dāng)前的煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中對于采煤機(jī)械的要求也已經(jīng)愈來愈高,在實際的采煤環(huán)境制約下采煤機(jī)的種類也比較的多,并且都不是大批的進(jìn)行生產(chǎn),這就給采煤機(jī)械的制造有了很大的困難,對于傳統(tǒng)的機(jī)械制造的技術(shù)在采煤機(jī)的單件下料問題上得不到很好的解決,而數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用可以通過龍骨板程序進(jìn)行下料,對于在套料的選用方案上起到了很好的優(yōu)化作用,在效率提高的同時,在對機(jī)械的零部件生產(chǎn)過程中的精確度也有了很好的保障,從而對采煤機(jī)機(jī)械的制造質(zhì)量得到了總體的提高,這對采煤人員的人身安全有了很好的保障,也進(jìn)而對采煤的過程中的事故得到了有效的降低。在數(shù)控技術(shù)得到了一定程度的發(fā)展的同時,也應(yīng)當(dāng)清醒的看到一些不足之處,在長期的發(fā)展過程中,我國的數(shù)控機(jī)床還處在一個低檔膨脹和中檔發(fā)展遲緩以及高檔進(jìn)口的這樣一個局面,在我國的一些重要的工程方面的應(yīng)用上還是依靠于進(jìn)口的設(shè)備和技術(shù)來完成,從整體的發(fā)展上來看,我國在數(shù)控技術(shù)上的水平以及精確度和質(zhì)量、性能和其他國家相比還處于比較落后的階段,在自主創(chuàng)新能力方面還不夠,在自主產(chǎn)權(quán)的操作系統(tǒng)方面還比較的缺乏。故此,在未來的數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用方面,還要針對這些問題進(jìn)行大力的發(fā)展。
4結(jié)束語
一、在新的形勢下,機(jī)械產(chǎn)業(yè)面臨著特殊的機(jī)遇和挑戰(zhàn)
前景機(jī)遇:機(jī)械裝備產(chǎn)品需求依然較大。我國仍處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化加速發(fā)展階段,汽車工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和石化、冶金、輕工、建材等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型提升將帶來巨大市場空間。國家高度重視機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展。將高端裝備制造業(yè)列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),先后出臺智能制造裝備、機(jī)械基礎(chǔ)零部件、鑄造等專項規(guī)劃,一直是國家扶持的重中之重。智能制造變革將引發(fā)第三次工業(yè)革命。由人工智能技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和以3D打印為代表的智能制造技術(shù)正催生第三次工業(yè)革命,為機(jī)械產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級帶來新的動力。
壓力挑戰(zhàn):裝備制造業(yè)面臨雙向擠壓。一方面美國、日本和歐盟加緊從技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和市場等方面提高門檻,在高端裝備制造業(yè)領(lǐng)域重新獲得優(yōu)勢地位;另一方面,越南、印度等發(fā)展中國家憑借更低生產(chǎn)成本優(yōu)勢,積極主動承接國際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,裝備制造業(yè)正面臨高端不足、低端流失的雙向擠壓。國內(nèi)市場環(huán)境日趨嚴(yán)峻。資源環(huán)境壓力與日俱增,勞動力成本優(yōu)勢逐步削弱,產(chǎn)能過剩造成市場競爭激烈,制造業(yè)進(jìn)入微利時代。我市機(jī)械產(chǎn)業(yè)整體實力有待提升。產(chǎn)業(yè)大而不強,關(guān)鍵核心技術(shù)缺乏,自主知識產(chǎn)權(quán)和高附加值產(chǎn)品比重低,關(guān)鍵零部件配套能力較弱等問題。
二、在未來定位上,機(jī)械產(chǎn)業(yè)需開拓轉(zhuǎn)型發(fā)展的廣度和深度
揚州市機(jī)械企業(yè)和服務(wù)部門必須堅持政企攜手、“八化并舉”,加快推進(jìn)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型和內(nèi)涵提升,實現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
(一)品牌特色化
機(jī)械裝備產(chǎn)業(yè)門類齊全,企業(yè)眾多,如何在日趨激烈的市場競爭中突圍,必須堅持“人無我有、人有我精”的特色化品牌戰(zhàn)略。一是培育品牌的差異特色。引導(dǎo)企業(yè)圍繞藍(lán)海市場開發(fā)首臺套重大裝備,加快培育高速飛剪線、隨車起重機(jī)、旋壓機(jī)、寵物食品機(jī)械、節(jié)能燈管自動生產(chǎn)線、大型轉(zhuǎn)盤軸承、航空航天電纜等特色化、差異化產(chǎn)品,新增認(rèn)定首臺套20項以上。二是打造品牌精品特色。開展重點裝備領(lǐng)域質(zhì)量攻關(guān),不斷提高伺服數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床、高速精密壓力機(jī)、冶金鳳凰爐、自卸車液壓系統(tǒng)、篦冷機(jī)、脫硫設(shè)備等傳統(tǒng)特色產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性,數(shù)控機(jī)床平均無故障時間提高30%,做精產(chǎn)品、做響品牌、彰顯特色。
(二)產(chǎn)品智能化
必須順應(yīng)國際制造業(yè)發(fā)展趨勢,加快培育智能化產(chǎn)品,重塑我市機(jī)械產(chǎn)業(yè)的新優(yōu)勢。一是強化自主創(chuàng)新能力。依托國家高檔數(shù)控機(jī)床和智能制造裝備重大專項,組織企業(yè)開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),提高創(chuàng)新能力,力爭在多軸聯(lián)動、新型傳感與識別、模塊化控制系統(tǒng)、實時網(wǎng)絡(luò)通信、功能安全、故障診斷與維護(hù)6大關(guān)鍵共性技術(shù)上取得突破。二是提高產(chǎn)品智能化水平。實施重大新產(chǎn)品研發(fā)計劃,推動新型傳感器、智能儀器儀表、可編程控制器、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)饶K嵌入裝備產(chǎn)品,不斷提高裝備自動化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平,力爭機(jī)床數(shù)控化率達(dá)90%以上,智能沖壓成套裝備、多軸聯(lián)動復(fù)合機(jī)床、激光切割機(jī)、沖激復(fù)合機(jī)、熱模鍛設(shè)備等高端產(chǎn)品進(jìn)入世界一流企業(yè)關(guān)鍵工序。三是加快發(fā)展工業(yè)機(jī)器人。加大政府引導(dǎo)扶持力度,建立“政產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟,以行業(yè)專用機(jī)器人為切入點,引導(dǎo)數(shù)控技術(shù)優(yōu)勢企業(yè)加強對碼垛、鍛造、鈑金等工業(yè)機(jī)器人的研究開發(fā),培育規(guī)模,做出品牌,力爭到2015年機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)10億元。
(三)裝備自動化
生產(chǎn)裝備優(yōu)劣決定產(chǎn)品質(zhì)量高低,我國數(shù)控設(shè)備比例僅28%,而日本為83%。要廣泛使用數(shù)控裝備。充分利用進(jìn)口設(shè)備退稅、技改項目設(shè)備補助等政策,鼓勵企業(yè)購置數(shù)控裝備,提高加工精度和效率,力爭全行業(yè)列統(tǒng)企業(yè)主要設(shè)備數(shù)控化率達(dá)100%。要鼓勵應(yīng)用智能裝備。工業(yè)機(jī)器人和3D打印技術(shù)將徹底改變傳統(tǒng)制造業(yè)形態(tài),要鼓勵企業(yè)在快速精密成形、工業(yè)設(shè)計、焊接、噴涂等單調(diào)重復(fù)性工序上采用3D打印和工業(yè)機(jī)器人,提高生產(chǎn)效率和重復(fù)精度,力爭每年智能裝備增加15%。
(四)模式高端化
要加快構(gòu)建現(xiàn)代裝備制造企業(yè)模式。一是柔性制造模式。要引導(dǎo)行業(yè)龍頭企業(yè)應(yīng)用自動化、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù),加速構(gòu)建柔性制造單元和系統(tǒng),從大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)為大批量定制,加快對用戶個性化需求的響應(yīng)速度,實現(xiàn)敏捷制造和柔性制造。二是精益研發(fā)模式。雖然CAD、PDM等以提升效率為主的軟件得到很好普及,但與世界一流裝備企業(yè)相比,還需要引入CAE、CAI等研發(fā)過程管控平臺,建設(shè)“人+流程+技術(shù)”三位一體的精益研發(fā)體系和過程管控能力,構(gòu)建新一代精益研發(fā)模式,進(jìn)一步提高創(chuàng)新能力。三是多元商業(yè)模式。要抓住經(jīng)濟(jì)啟穩(wěn)回升勢頭,鼓勵企業(yè)開展電子商務(wù)、兼并重組、上市融資,國際營銷和海外投資,力爭培育跨國公司1—2家、上市公司3家以上。
(五)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)交?/p>
要不斷完善上下游貫通、附加值提高的新型機(jī)械裝備產(chǎn)業(yè)鏈。一是延伸供需鏈。打造“配套+整機(jī)+用戶”的產(chǎn)業(yè)鏈,要突破上游。積極招引主軸部件、導(dǎo)軌絲杠、精密液壓、伺服驅(qū)動、數(shù)控系統(tǒng)等關(guān)鍵部件項目,實施“三基”強基工程(機(jī)械基礎(chǔ)件、基礎(chǔ)制造工藝和基礎(chǔ)材料),改變“重整機(jī)、輕配套”的局面,力爭“三基”和關(guān)鍵部件本地配套率達(dá)到40%。要緊跟下游。幫助更多企業(yè)為需求量大、競爭力強的央企外企配套,實現(xiàn)靠大靠強發(fā)展。二是擴(kuò)展價值鏈。國際先進(jìn)制造業(yè)中服務(wù)創(chuàng)造價值占2/3,要引導(dǎo)企業(yè)大力發(fā)展工程總包、系統(tǒng)集成、設(shè)備租賃、機(jī)床4S店、機(jī)械再制造等服務(wù)型制造業(yè),從單純銷售產(chǎn)品向提供完整系統(tǒng)解決方案轉(zhuǎn)變,增值區(qū)間向制造業(yè)價值“微笑曲線”的研發(fā)和服務(wù)兩端延伸,打造覆蓋產(chǎn)品全生命周期的價值鏈,力爭培育服務(wù)型示范企業(yè)50家以上。
(六)布局集聚化
要嚴(yán)格控制新上項目并引導(dǎo)現(xiàn)有企業(yè)進(jìn)入相應(yīng)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。一要優(yōu)化塊狀集聚。引導(dǎo)區(qū)域同類企業(yè)整合市場、商標(biāo)、信息、人脈、設(shè)備等優(yōu)勢資源,形成產(chǎn)品互補、品牌共建、裝備共享、產(chǎn)業(yè)共贏的協(xié)作機(jī)制,打造區(qū)域品牌,重點發(fā)展金屬加工機(jī)械、電氣機(jī)械、液壓機(jī)械、糧食機(jī)械五大制造基地,以及脫硫設(shè)備、水處理設(shè)備、儲能電池、電動工具、高電壓試驗設(shè)備、泵閥管件六個特色機(jī)械產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),力爭2015年產(chǎn)值貢獻(xiàn)達(dá)2600億元。二要加強鏈?zhǔn)郊邸NP(guān)鍵基礎(chǔ)材料、核心基礎(chǔ)零部件和先進(jìn)基礎(chǔ)加工等配套企業(yè)向裝備制造基地和集聚區(qū)集聚,減少原材料物流成本,提高協(xié)作效率,細(xì)化供應(yīng)鏈分工,提高產(chǎn)業(yè)整體勞動生產(chǎn)率。
(七)制造綠色化
要大力發(fā)展節(jié)能減排、環(huán)境友好、循環(huán)再生的綠色制造業(yè)。一是采用輕量化設(shè)計。鼓勵產(chǎn)品設(shè)計中采用高性能合金、高強度鋼等輕質(zhì)化材料,薄壁、空心、帶筋等輕量化結(jié)構(gòu),以及高效電機(jī)和變頻技術(shù),不斷減少裝備重量、體積和功率消耗。二是倡導(dǎo)綠色制造。嚴(yán)格按照國家政策控制淘汰低端鑄造、含氰電鍍、鉛蓄電池等落后產(chǎn)業(yè),提倡使用無污染的焊料和涂料,采用干式切削、真空熱處理、近凈成形等先進(jìn)工藝,不斷降低能耗和廢棄物排放。三是發(fā)展環(huán)保裝備。未來我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)將迎來高速增長期,要充分利用脫硫脫硝、能源回收、污水處理等良好的裝備基礎(chǔ),搶抓機(jī)遇,加快發(fā)展水、氣、固、聲、熱、儀6大環(huán)保裝備,形成先發(fā)優(yōu)勢。四是鼓勵機(jī)械再制造。我國已經(jīng)進(jìn)入機(jī)械裝備報廢高峰期,引導(dǎo)企業(yè)研發(fā)拆解與超聲清洗、剩余壽命評估和零部件缺陷修復(fù)等回收技術(shù),推動工程機(jī)械、機(jī)電設(shè)備、機(jī)床等再制造。
(八)服務(wù)專業(yè)化