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机床工业铆足劲头迎势而上

2012年01月13日 16:09中国机床商务网点击:9447

  QMK009弧齿锥齿轮磨床
  
  百年一遇的国际金融危机可以说是挑战也是机遇,给中国经济带来伤害的同时,也对中国机床工业加快结构调整和升级转型提出了要求。面对需求结构的变化,经济复苏的不稳定性,气候变化、能源资源安全等问题,中国的机床工业在面临新的发展机遇和挑战的同时,要下定决心,坚持投入,寻求突破。
  
  迎来大好的发展机遇
  
  当前,中国的经济稳定健康发展,国家宏观调控和应对复杂局面的能力明显提高,国民经济各行业的结构调整与产业升级将导致制造装备的更新,为机床行业提供持续的发展机遇和空间。还有国家装备制造业的“调整与振兴”、“自主创新”出台的一系列政策,以及科技重大专项和国家培育和发展战略性新兴产业等一系列方针政策的实施,为机床行业的可持续发展提供了良好的政策环境和市场机遇。
  
  在这样的一个大好环境中,中国也正在努力向制造强国迈进,这不仅要求机床产业整体转型升级,而且要加快原始创新的步伐。
  
  目前,中国机床工业在几个方面拥有了良好的基础:
  
  一是,国务院“高档数控机床与基础制造装备”重大专项的出台是国家层面为促进中国机床产业跨越式发展的重大举措和部署,通过核心技术突破和资源集成,以完成重大战略产品、关键共性技术和重大工程。“专项”指出了当前制造技术的瓶颈和机床产品创新的主要方向。
  
  二是,中国许多机床集团都已经建立了研究院或技术中心,并在国内外设立了研究分支机构,积聚了一批科研人才、添置了必要的试验设备和测试手段,正在承担国家项目、开展有关研究。例如,沈阳机床集团除设计研究院外,在德国、北京和上海设立了分中心,分别从事高档数控机床开发、飞机零件加工技术和机床共性技术的研究。
  
  三是,不少高等院校建立了与机床有关的国家、部委和地方的重点实验室和工程中心。例如,湖南大学的国家高效磨削工程技术研究中心,上海理工大学的上海市高端机床测试中心等。
  
  也正是因为有如此的政策重视以及研发投入,机床产品的推出速度得到了快速的提升,其技术也得到了极大的突破。
  
  突破一:在今年4月举行的第12届中国国际机床展览会上有58项国家重大专项成果展出。例如,北京机床研究所展出的NANO-TM500超精密车铣复合加工机床,大连机床集团展出的VHT系列立式复合加工中心,秦川机床工具集团展出的QMK009数控圆弧锥齿轮磨齿机等。
  
  值得指出的是,QMK009数控圆弧锥齿轮磨齿机弃用了传统的圆柱形砂轮展成磨削法,采用指状砂轮或小直径盘状砂轮,通过多轴联动沿齿廓来磨削大型曲线齿锥齿轮。这台新产品颠覆了传统曲线锥齿轮加工的原理和机床设计的理念,以软制胜,有所突破,属于原始创新,不仅成为企业的核心竞争力之一,并使中国进入了大型硬齿面曲线锥齿轮加工的世界先进行列。
  
  突破二:数控机床的功能部件一直是制约中国机床产业发展的瓶颈,特别是数控系统至今对国外产品依赖度很大。国外提供的数控系统是标准平台,并不包括许多重要的、特定用户需要的、加工关键零件的软件,也没有与机床制造商的产品相匹配。随着机床智能化的进展,越来越多的国外著名的机床制造商采用自己的数控系统,例如Mazak公司的MAZATROL,MoriSeiki公司的MAPPS等。沈阳机床集团与意大利FIDIA公司合作开发本企业的飞扬数控,以期与机床和用户更好地匹配,集成更多的功能。
  
  飞扬数控人机界面和测量功能
  
  在《机床工具行业“十二五”发展规划》中明确指出,预计“十二五”期间中国机床工具市场的消费额将平稳增长,平均年增长率将超过10%。“十二五”期间中国机床工具产品出口仍将保持平稳、持续增长。预计到2015年机床工具产品出口总额将达到110亿美元左右。
  
  要想实现这个目标,我们就要下定决心,坚持投入,不断“蓄势”。(蓄势,就是以战略眼光确定目标,以科学态度进行规划,以足够的资源为后盾,组织精干团队有目标、有计划地向目的地前进。)“势”仅是发展的推动力,而并非结果。有势必求有所突破,突破才是初步成果。造势易,突破难。更加令人担心的是“突而不破”。过去许多攻关成果往往鉴定后就打入冷宫,并不为用户所接受。尽管国家出台了“首台补贴”政策,用户怎么敢拿停产来冒这个险呢?发力就更加难。发力至少能够取得国内用户的认同,让用户相信你的品牌,挡住进口。进一步走向世界市场,与著名机床品牌平起平坐,令人起敬。当今世界科学技术发展日新月异,正孕育着新的革命性突破。加工技术进入亚微米、纳米级超精加工时代,网络化制造技术方兴未艾,绿色制造正在兴起,以数控机床为技术平台的数字化制造提升了智能制造的新阶段,技术集成和技术复合已成为数控机床技术最活跃的发展趋势之一。
  
  我们要成为机床强国,还有一段很长的路要走。我们在探索未来趋势时,不要只认为国外的机床新产品就是趋势,知其然不知其所以然,应该多追问为什么。例如,大约10年前MoriSeiki提出重心驱动,解决办法是双丝杆驱动(其实双丝杆也无法将驱动力完全合成到重心上),并把这一技术作为核心技术。可是2010年该公司推出的XClass新系列机床,放弃了双丝杆驱动,改用单丝杆驱动,但在机床配置上并没有放弃重心驱动原则。凡事不能够照葫芦画瓢,多想想有没有更好的办法。
  
  从社会、经济发展的大趋势来看,机床作为生产工具和用能产品,其产品创新今后若干年的焦点可以概括为以下4个方面:
  
  (1)生态机床。绿色制造是可持续发展的前提。
  
  什么是绿色生态机床呢?绿色生态机床的愿景应该具有以下几个特点:
  
  ·机床主要零部件由再生材料制造。
  
  ·机床的重量和体积减少50%以上。
  
  ·通过减轻移动部件质量、降低空运转功率等措施使功率消耗减少30%-40%。
  
  ·使用过程中的各种废弃物减少50%-60%,保证基本没有污染的工作环境。
  
  ·报废后机床的材料100%回收。
  
  绿色生态机床提出的全新理念是:减少机床的重量,节省材料,同时降低机床使用时的能源消耗。
  
  机床必须体现节能减排、以整体效益为本的评价标准。多年来,精度、速度、功率等测度的机床能力指标是机床产品的主要追求目标。当前在阻止环境恶化的压力下,工业生产需要全方位地降低对环境的负面影响,机床的发展方向也应该从提高能力指标转变为提高效益指标,以更少投入获得更多产出。
  
  机床绿色化的主要途径是:采用新结构和新材料,减轻移动部件质量,达到节能;采用干切削和MQL实现减排,注意排屑路径畅通,热移除迅速,保证不由于采用干切削和MQL而造成机床热变形,影响加工精度。
  
  (2)聪明机床。基于互联网和计算机技术的智能化是机床进一步延伸人的脑力的体现。智能化可以提高机床工作的稳定性和可靠性。聪明机床能借助各种传感器对自己的状态进行监控,自行分析机床状态、加工过程以及周边环境有关的信息,然后自行采取应对措施来保证最优化的加工。换句话说,机床已经进化到可发出信息和自行进行思考及调节。例如,能减小振动的主动振动抑制,能控制热位移的智能热屏障,能防止部件碰撞的智能安全屏障,语音提示和短信通知以及按照加工要求帮助选择切削参数等。
  
  聪明机床其实是一个完整的加工系统,而该加工系统的实质又是制造系统的网络化和智能化。
  
  ·系统动态优化。将相关工艺过程和设备知识集成后进行建模,进行系统的动态性能优化。
  
  ·设备自适应化。开发新的测量方法、模型和标准,在运行状态下对机床状态监控,借助在线测量、传感和实时分析进行自我诊断和误差补偿,提高机床的工作性能。
  
  ·采用新一代数控系统。与STEP-NC兼容的接口和数据格式,使基于CAD模型的机器控制能够无缝运行。
  
  在加工过程中直接测量刀具磨损和工件精度的方法。
  
  (3)客户化。从大批量生产向大规模定制转变是制造业总趋势,机床产业也不例外。当好用户的工艺师、为用户创造价值不是一句空话,用户生产的产品是不同的,对机床设备的要求也当然各异。例如,复合加工机床的目标是一个复杂工件在一台机床上加工完毕,不同工件有不同的工艺过程和加工方法,复合机床的配置就应该有所不同。可以预见,相当一部分只专注生产和销售传统通用机床的企业将被为用户提供模块化、可重构、柔性化的全面解决方案的竞争者逐步取代。
  
  为了争取更大的销售亮点,国外公司将服务经济的理念用于机床的销售中,传统的机床维修保养服务受到不同的冲击,从而发生了很大的变化。传统的数控机床维修服务已经拓展到怎样帮助用户创造价值,提高生产力,达到效益最大化。为客户设计解决方案,才是共同发展的基本战略。
  
  我们要把服务经济与制造销售相结合,并改变机床行业的营运模式。机床企业必须结合技术、服务、管理和成本来保持竞争力,以技术决定实力、服务决定优势、管理和成本来决定效益。
  
  金融危机的冲击使市场争夺日趋白热化,更加刺激了企业生产经营理念的转化。用户需要什么,企业就要以用户需求为中心,特别是把握市场前瞻性需求,满足市场新变化,形成全方位的服务能力,提供成套成线产品及全面解决方案,逐步实现承担工程总承包项目。
  
  (4)软硬结合。传统的机床制造商在销售机床产品时通常不提供软件产品,即使是数控机床,其数控系统的软件也是由系统供应商植入数控系统之中,并非由机床制造商提供。随着机床加工对象的形状越来越复杂、数控机床的功能不断扩展、控制轴数的逐渐增加,要充分发挥机床的最大效益、保证用户以最高的工艺安全性和高效率地进行加工,就必须依靠软件的支持。
  
  在互联网 物流网的今天,机床不仅是一台生产设备,更是工厂网络中的一个接点。在网络中,机床能够与生产管理系统、刀具和物料管理系统,甚至与机床、刀具供应商建立联系,自动处理生产中出现的问题。
(来源:同济大学教授 张曙)

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