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1、组合机床行业现状与发展思考Present State and Development of Modular Machine Tool Industry大连组合机床研究所 李秀敏摘要 综述了国内组合机床技术装备的现状和行业的发展方向,并提出了作者的一些观点。关键词:组合机床 制造技术 成套工艺装备 发展思路 技术创新 ABSTRACTPresent state and development di2rection of modular machine tool technology and equip2ment at home and abroad are summarized. Some co
2、n2cepts of the author are set forth.Keywords: ModularmachineManufacturingtechnologySet of technical equipment and toolingDevelopment thinkingTechnological innovation我国加入WTO以后,制造业所面临的机遇与挑战并存。组合机床行业企业适时调整战略,采取了积极的应对策略,出现了产、 销两旺的良好势头,截至2002年9月份,组合机床行业企业仅组合机床产品一项,据不完全统计产量已达800余台,产值达3个亿以上,较2001年同比增长了10 %
3、以上,另外组合机床行业工业增加值、 产品销售率、 全员工资总额、 出口交货值等经济指标均有不同程度的增长,新产品、 新技术较去年均有大幅度提高,可见行业企业运营状况良好。1 行业企业产品结构的变化组合机床行业企业主要针对汽车、 摩托车、 内燃机、 农机、 工程机械、 化工机械、 军工、 能源、 轻工及家电行业提供专用设备,随着我国加入WTO后与世界机床行业进一步接轨,组合机床行业企业产品开始向数控化、 柔性化转变。从近两年的企业生产情况看,数控机床与加工中心的市场需求量在上升,而传统的钻、镗、 铣组合机床则有下降趋势,中国机床工具工业学会的 机床工具行业企业主要经济指标报表 的统计数据显示,仅
4、从几个全国大型重点企业生产情况看,2000年生产数控机床590台,产值10 731万元,生产加工中心118台,产值4 601万元; 2001年生产数控机床685台,产值17 969万元,生产加工中心129台,产值5 760万元;而2002年,截至9月份,数控机床、 加工中心产量、 产值已接近2001年全年水平,故市场在向数控、 高精制造技术和成套工艺装备方面发展。2 行业企业体制的快速转变“九五” 后期,在组合机床行业企业的50余家组合机床分会会员中,仅有两家企业实行了股份制改造,一家企业退出国有转为民营,其余都是国有企业。而从2001年至今,不到两年的时间里,就先后有十几家企业实行股份制改造
5、,一些小厂几乎全部退出国有转为民营,现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造,转制已势不可挡,“民营经济在经历了从被歧视、 被藐视到不可小视和现在的高度重视4个阶段后,焕发勃勃生机。 ” 组合机床行业企业正在以股份制、 民营化等多种形式快速发展。3 组合机床技术装备现状与发展趋势组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、 高质、 经济实用,因而被广泛应用于工程机械、 交通、 能源、 军工、 轻工、 家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、 电、 气、 液压控制,它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件(近年
6、研制的组合机床加工连杆、 板件等也占一定份额) ,完成钻孔、 扩孔、 铰孔,加工各种螺纹、 镗孔、 车端面和凸台,在孔内镗各种形状槽,以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、 双面、 三面、 卧式、 立式、 倾斜式、 复合式,还有多工位回转台式组合机床等;随着技术的不断进步,一种新型的组合机床 柔性组合机床越来越受到人们的青睐,它应用多位主轴箱、 可换主轴箱、 编码随行夹具和刀具的自动更换,配以可编程序控制器(PLC)、 数字控制(NC)等,能任意改变工作循环控制和驱动系统,并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外,近年来组合机床加工中心、数控
7、组合机床、 机床辅机(清洗机、 装配机、 综合测量机、 试验机、 输送线)等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品,是根据用户特殊要求而设计的,它涉及到加工工艺、 刀具、 测量、 控制、 诊断监控、 清洗、 装14专题综述航空制造技术配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后,国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大,并使产品生产成本提高。因此,市场要求我们不断开发新技术、 新工艺,研制新产品,由过去的 “刚性” 机床结构,向 “柔性” 化方向发展,满
8、足用户需求,真正成为刚柔兼备的自动化装备。现仅就近几年大连组合机床研究所研制的组合机床及其自动线对目前我国组合机床及其自动线装备技术的基本情况进行说明。(1)为某冰箱压缩机厂提供的ZHS - 1283冰箱压缩机外支撑八工位回转工作台组合机床,见图1。镗孔精度 9. 097 mm0. 004 mm ,表面粗糙度Ra0. 8m ,节拍时间26 s(2件) ,采用交流伺服滑台,HSK接杆,主轴带中孔冷却液通道,全封闭防护。图1 压缩机外支撑八工位回转工作台组合机床Fig. 1Modular machine tool with 82station rotarytable for compressor
9、outside supports(2) ZHS - XU86凸轮轴轴承盖加工自动线是为某汽车公司研制的用于30万辆轿车生产的高精度、 高生产率、 多品种数控自动线,见图2。该线采用多种先进技术:可控扭矩夹紧扳手、 气浮输送、 电液比例阀、 高精度空心锥柄接杆、 高密度材料镗杆、 数控精密十字滑台、 分布式控制系统与监测系统、 故障诊断及显示系统、 大流量冷却排屑和全封闭防护系统,节拍38 s。图2ZHS - XU86凸轮轴轴承盖加工自动线Fig. 2Automatic line for machining bearingcap of ZHSXU 86 camshaft(3) UD80型换刀换箱
10、柔性加工单元,见图3。该单元是一种高效、 高精度与高柔性的数控机床,机床有5个坐标,交换托板尺寸为800 mm800 mm ,刀库容量60 ,120 ,180任选,箱库容量12个,能在一次装夹下完成铣、 钻、 铰、 攻丝、 镗孔、 镗车等工序的单轴加工和多轴加工,适合中大批量生产规模的箱体零件和成组杂件的加工,也适用于中小批量多品种零件的生产。(4)为某航空动力机械公司生产的柔性生产线的物流输送系统。该系统采用了链式摩擦轮滚道、 电动图3UD80型换刀换箱柔性加工单元Fig. 3UD80 type flexible machining cell for toolchanging and box
11、 changing滚筒、 托盘自动识别、 计算机生产调度等技术,可实现被输送零部件的定向、 定位、 升降、 回转,通过编码识别及计算机的生产调度实现无序混流输送等。上述组合机床代表了目前我国组合机床装备较高的技术水平,但随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高,高精度、 高生产率、 柔性化、 多品种、 短周期、 数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业,因此组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、 组合机床柔性、 组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面,加强数控技术的应用,提高组合机床产品数控化率;另一方面,进一步发展新型部件,尤其是多坐标部件,使其模
12、块化、 柔性化,适应可调可变、 多品种加工的市场需求。从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉,在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中,超高速和超高精度加工技术装备与复合、 多功能、 多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析,机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心,主轴转速10 00020 000r/ min ,最高进给速度可达2060 m/ min ;复合、 多功能、 多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、 数量减少的同时,加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工
13、形状复杂的工件。另外,产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化,满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用,信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高,操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改,对运转状况进行监控并积累有关数据;通过网络对远程的设备进行维修和检查、 提供售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距,因此我国组合机床技术装备高速度、 高精度、 柔化、 模块化、 可调可变、 任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。4 组合机床行业的发展思考近两年虽然组合机床行业产销呈现上升趋势,但行业内一些企业同样存在
14、负债经营的情况,主要原因是传统的组合机床产品不能满足用户柔性化、 高精度、短周期的市场需求,同时组合机床行业一些企业存在现代化管理水平低、 人才流失严重、 科研成果不能迅速转化为生产力等缺陷。为此提出如下建议。(1)提高现代化管理水平。中国加入WTO后,迫切要求企业提高现代化管理水平,进一步深化企业内部改革,建立健全适应市场经济的运行机制,“建立企业的科学的管理体制,做到集权有道、 分权有序、 授权有章、 用权有度的责权利内在统一的有机结合,是提高企业控制力所必须的。 ” 要彻底改变落后的体制,必须树立全球化经营理念,提高国际市场竞争能力,建立市场快速反应机制,以适应日趋发展的市场需求。(2)
15、亟待提高企业创新能力。企业的生存,关键在于产品的生命力。已步入电子时代的今天,传统的组合机床已经不能适应高速发展的国内外市场需要,这就要求企业必须适应科学技术的飞速发展,建立技术创新体系,推进企业的技术进步,加速向柔性化、 数控化、 高精度、 短周期方向发展,提高组合机床适用范围和市场覆盖面;同时实施名牌战略,争创世界品牌,加速我国组合机床的发展进程,使我国组合机床行业企业在世界制造领域里立于不败之地。(3)企业发展、 技术创新和管理水平的提高都需要高技术人才。在全球化经济格局不断明朗的今天,人才争夺战已渗透到各个领域,组合机床行业应适时把握国际大环境,广招高技术人才、 高技能工人。现在企业尤
16、其缺少高技能工人,专家指出,目前我国企业产品平均合格率仅为7成,不良产品每年损失近2 000亿元,而其中50 %以上系由工人技能不高所致。因此,建立强大的技术生力军,不断更新知识,更新观念,依靠优秀的高技术人才、 高技能工人,加快企业信息化建设,是企业发展的必由之路。综上所述,组合机床行业企业一要开展科技攻关,攻克当前行业企业技术发展上的难题;二要加强与国外的合资合作,利用和学习国外的先进技术,提高企业的现代化管理水平和技术水平;三要通过对引进技术的消化吸收进行再创新,发展自己的产品。通过我们的努力,使我国真正由制造大国变成制造强国。参考文献1 于 珍.贯彻 “三个代表” 思想积极推进国企改革
17、.中国机械企业管理,2002 ,(9) :6112WMEM编辑部特派记者.新技术与新产品的集结 第21届日本国际机床展(J IMTOF2002)综述.中国机床工具报,2002年12月5日,(12)(责编 思 齐)(上接第30页)DSP具有更快的CPU ,更大容量的存储器,内置有波特率发生器和FIFO缓冲器,提供高速、 同步串口和标准异步串口。有的片内集成了A/ D和采样/保持电路,可提供PWM输出。更为不同的是,DSP器件为精简指令系统计算机(RISC)器件,大多数指令都能在一个周期内完成,并且通过并行处理技术,使一个指令周期内可完成多条指令。DSP芯片能构成单片电动机控制系统。电动机控制专用
18、DSP芯片是以DSP芯片为内核、 辅以完备的电动机控制外设、 专用于电动机控制的芯片,内部集成了高性能的数字信号处理器。它继承了数字信号处理器芯片的几乎所有特性,如高速运算能力、 快速的中断处理和硬件I/ O支持等,而且针对电动机控制增加了专用的PWM发生单元、 编码器接口和事件捕获单元等外设。4 结束语制造业是国民经济的主要支柱,而先进制造技术则是增强新产品开发和企业竞争能力的重要手段。先进制造技术的内涵已远非人们传统中的概念,它已经是计算机、 信息、 电子、 自动化、 材料、 各种加工成形等集成化技术的总和。本文所介绍的内容,正是想描绘先进制造技术领域中用不同学科构成的一幅五彩缤纷的图画,其中信息技术的影子可谓无所不在,让人回味。航空制造技术
