數(shù)控機(jī)床在汽車制造中的應(yīng)用

    現(xiàn)今的汽車生產(chǎn)，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期不斷縮短，成本也不斷降低，有資料顯示，十年前需要四年開(kāi)發(fā)周期的汽車產(chǎn)品；今天只需要兩年就可以完成。除了汽車制造商采用了先進(jìn)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法，虛擬制造，同步工程等先進(jìn)開(kāi)發(fā)技術(shù)外，很重要的一點(diǎn)是得益于為汽車制造提供制造裝備的設(shè)備供應(yīng)商的努力，尤其是這些設(shè)備供應(yīng)商提供了各種數(shù)控機(jī)床，這些數(shù)控機(jī)床允許汽車制造商以最快的速度提供滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。 

    數(shù)控機(jī)床分類與特色

    數(shù)控機(jī)床有很多種；從大類上分，有專用數(shù)控機(jī)床，有通用數(shù)控機(jī)床；從加工品種上分，有加工殼體類的數(shù)控銑床、加工中心，有加工軸類的數(shù)控車床、車削中心，凸輪數(shù)控磨床等；從加工的控制要求上分，有單軸數(shù)控的數(shù)控砂帶拋光機(jī)，有五聯(lián)動(dòng)的數(shù)控切齒機(jī)、數(shù)控滾刀磨；從控制的復(fù)雜性上分，有簡(jiǎn)易數(shù)控，有多通道數(shù)控；從驅(qū)動(dòng)方式上分，有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，有直流伺服電動(dòng)機(jī)，有交流同步伺服電動(dòng)機(jī)，有交流異步伺服電動(dòng)機(jī)，有直線電動(dòng)機(jī)；從主軸驅(qū)動(dòng)方式上分，有直流主軸電動(dòng)機(jī)，有交流主軸電動(dòng)機(jī)，有交流電主軸；從位置反饋方式上分，有全閉環(huán)反饋，有半閉環(huán)反饋，有開(kāi)環(huán)控制等等。

    數(shù)控機(jī)床的良好柔性．高調(diào)整、加工精度高，早就被汽車制造者關(guān)注，60年代就開(kāi)始進(jìn)軍汽車零部件生產(chǎn)領(lǐng)域。由于其成本高，系統(tǒng)功能及效率不理想，而一直沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代，伴隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇；多品種生產(chǎn)最大限度滿足市場(chǎng)的多樣化需要，直到滿足每一位用戶的需要，成為汽車制造者追求的目標(biāo)，以數(shù)控機(jī)床為主體的柔性制造單元，被大量使用。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床的重點(diǎn)發(fā)展方向有兩個(gè)：

    高速數(shù)控機(jī)床，以高速度來(lái)達(dá)到高效率。目前的國(guó)際水平是主軸轉(zhuǎn)速≤25000rpm，加、減速度≤2.5g，快速移動(dòng)≤160m/min，要達(dá)到這個(gè)新的水平，數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、刀具都要有很大的改進(jìn)。機(jī)床的主軸必須使用電主軸，主軸承一般采用陶瓷軸承，難點(diǎn)是冷卻、潤(rùn)滑，使用壽命一般20,000h。驅(qū)動(dòng)一般采用直線電機(jī)加線性導(dǎo)軌（也有用靜壓導(dǎo)軌的），90m/min，1g的機(jī)床也有用大螺距雙滾珠絲桿預(yù)張緊方案的雙伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。機(jī)械結(jié)構(gòu)一般采用框架箱式結(jié)構(gòu)。刀具采用高硬度高耐熱刀具，刀柄采用HSK對(duì)柄。

    以數(shù)控機(jī)床專機(jī)化或者是專用機(jī)床數(shù)控化來(lái)解決柔性和高效率的矛盾。目前，歐美汽車生產(chǎn)大多采用由高速加工中心組成的敏捷生產(chǎn)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以 100%的柔性混流多品種生產(chǎn)，由多個(gè)稱作島式的柔性加工單元組成，每個(gè)島由多臺(tái)同類機(jī)床及將機(jī)床連接起來(lái)的機(jī)械手組成，采用帶電子貯存器的隨托盤與機(jī)床進(jìn)行信息交換。值得注意的是這些設(shè)備供應(yīng)商不僅掌握了設(shè)備制造的專有技術(shù)，而且都非常重視汽車制造工藝流程的開(kāi)發(fā)，他們能夠向用戶提供交鑰匙工程，擁有自己的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力。機(jī)床的可靠性指標(biāo)極為先進(jìn)，單機(jī)開(kāi)動(dòng)率達(dá)98％以上。采用這種生產(chǎn)系統(tǒng)，汽車制造廠家的新產(chǎn)品的工業(yè)化投放周期大大縮短。

    經(jīng)過(guò)二十多年的改革開(kāi)放，在國(guó)內(nèi)汽車零部件制造領(lǐng)域，數(shù)控機(jī)床的使用越來(lái)越廣泛。但大多是從歐，美，日進(jìn)口機(jī)床，歐美日機(jī)床的特點(diǎn)是：可靠性好，故障率低；人機(jī)界面的設(shè)計(jì)重視人性化；帶有主動(dòng)測(cè)量及補(bǔ)償系統(tǒng)；可以提供帶自動(dòng)上下料裝置加工單元；機(jī)床設(shè)計(jì)模塊化。而國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床廠家雖然不少，但從品種看，仍然是低層次的通用數(shù)控車床較多，對(duì)于適合大批量汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，變速箱，底盤主要零部件的多軸數(shù)控加工中心，品種少，并且大多沒(méi)有經(jīng)受大批量生產(chǎn)考驗(yàn)。

    應(yīng)用情況與不足

    近二十年，我國(guó)的機(jī)床設(shè)計(jì)造型取得了較大的發(fā)展，如果靜態(tài)的看機(jī)床外形，與國(guó)外同類產(chǎn)品看不出多大差異，但是，要適應(yīng)大批量的汽車零部件生產(chǎn)，需要機(jī)床有高的可靠性。影響機(jī)床可靠性主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是機(jī)床的設(shè)計(jì)質(zhì)量；另一個(gè)是機(jī)床部件及總成的加工及裝配的過(guò)程質(zhì)量；從某種意義上講，過(guò)程質(zhì)量對(duì)機(jī)床的可靠性影響更大。而國(guó)內(nèi)機(jī)床制造商都比較重視產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，一般采取合資或者采取模仿國(guó)外產(chǎn)品。但對(duì)于機(jī)床可靠性影響更大的制造過(guò)程質(zhì)量則忽視掉了。結(jié)果是我們有些廠家的樣機(jī)完成了多年，銷售出的機(jī)床小問(wèn)題不斷，故障率高，或精度達(dá)不到合同要求，服務(wù)又差，用戶滿意度非常低。所以，開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品形成經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到規(guī)模銷量的不多。我想強(qiáng)調(diào)的是；重視過(guò)程質(zhì)量的控制，規(guī)范制造工藝，質(zhì)量監(jiān)控，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)，是獲得高可靠性機(jī)床的前提。另外，還要建立與國(guó)際先進(jìn)機(jī)床廠家同步的機(jī)床設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)，80年代初，我國(guó)引進(jìn)了許勒惠勒公司的專機(jī)制造部分標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)消化吸收，產(chǎn)生了如東風(fēng)設(shè)備制造廠，大連機(jī)床廠等國(guó)內(nèi)比較優(yōu)秀的組合專機(jī)及自動(dòng)線生產(chǎn)企業(yè)。但是，在引進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，我們沒(méi)有即時(shí)推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，沒(méi)有通過(guò)引進(jìn)建立完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并保持同步發(fā)展。結(jié)果西方國(guó)家在九十年代初進(jìn)行設(shè)備換代向數(shù)控柔性化設(shè)備發(fā)展時(shí)，我們還在為提高專機(jī)制造水平而花費(fèi)人力和物力。目前國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床廠商大多采取的戰(zhàn)略是與國(guó)外合資或合作引進(jìn)某一種或某幾種機(jī)型，不能形成系列產(chǎn)品，使汽車零部件生產(chǎn)廠家缺乏選擇性；今天的汽車制造者為了降低成本，縮短開(kāi)發(fā)期限，對(duì)工業(yè)化實(shí)施交鑰匙工程，而國(guó)產(chǎn)供應(yīng)商缺乏汽車零部件制造工藝開(kāi)發(fā)能力，他們大多缺乏提供重要汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零部件敏捷制造系統(tǒng)如缸體，缸蓋；曲軸，連杠；凸輪軸的零件整線的經(jīng)驗(yàn)，缺乏輔機(jī)開(kāi)發(fā)配套能力及系統(tǒng)聯(lián)線設(shè)計(jì)能力。

看法與建議

    為了使國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床盡快大規(guī)模進(jìn)入汽車制造業(yè)，我認(rèn)為國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商應(yīng)著力提高自身能力，主要有以下幾方面：

    要建立自身的汽車零部件的制造工藝能力，針對(duì)汽車零部件制造的要求開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。逐步形成系列化、模塊化的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品，滿足汽車零部件制造生產(chǎn)的需要。

    要重視朕線設(shè)備的開(kāi)發(fā)（輸送裝置，托盤等），數(shù)控機(jī)床制造商作為汽車零部件加工線的主機(jī)供應(yīng)商，不僅要重視主機(jī)的設(shè)計(jì)制造，還要高度重視構(gòu)成現(xiàn)代敏捷柔性單元的各要素的開(kāi)發(fā)，如機(jī)械手，輸送裝置等。因?yàn)檫@些裝置的可靠性影響了生產(chǎn)線的開(kāi)動(dòng)率。而開(kāi)動(dòng)率對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)的汽車工業(yè)是非常重要的。

    擁有整線輔機(jī)的配套能力。由于交鑰匙工程的要求，作為，曾承包商還要注意建立自己整線承包工程的長(zhǎng)期合作伙伴如專用清洗機(jī)等，因?yàn)椋�配套設(shè)備制造商的能力也影響整線承接能力。

    提高整線自動(dòng)化設(shè)計(jì)能力，現(xiàn)代汽車零部件制造已進(jìn)入敏捷生產(chǎn)時(shí)代，自動(dòng)化信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理與否，決定了生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。它是高科技技術(shù)在汽車零部件制造方面的應(yīng)用。是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)供應(yīng)商的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。

    建立有效的用戶問(wèn)題反饋機(jī)制；樹(shù)立用戶至上的觀念，建立快速服務(wù)系統(tǒng)；汽車生產(chǎn)是大批大量生產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)及維修要及時(shí)。及時(shí)有效的服務(wù)增強(qiáng)了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；同時(shí)有利機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)提高。

    重視機(jī)床可靠性設(shè)計(jì)，機(jī)床的可靠性主要由可靠的機(jī)床制造體系保證的，必須重視制造過(guò)程的質(zhì)量控制；保證制造過(guò)程的一致性對(duì)于機(jī)床制造業(yè)是很重要的。

    利用開(kāi)放及與國(guó)際交往的有利機(jī)遇；吸收消化，建立與國(guó)際同步的機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)。

    重視與數(shù)控系統(tǒng)廠家的交流合作，適時(shí)地開(kāi)發(fā)具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，該數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)該是開(kāi)放式的，能最大限度滿足汽車零部件制造需要。

    建立可靠的機(jī)床制造系統(tǒng)，信守合同，重視交貨期。

    結(jié)語(yǔ)

    在最近閉幕的中國(guó)第八屆國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，有一批國(guó)產(chǎn)設(shè)備廠家已經(jīng)展出了自己的新產(chǎn)品，如東風(fēng)設(shè)備廠生產(chǎn)的PM400II高速加工中心，大連億達(dá)日平，沈陽(yáng)數(shù)控等廠家展出的加工中心比較適合發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱殼體類零件的加工，南京二機(jī)床，重慶機(jī)床廠生產(chǎn)的數(shù)控該藝機(jī)，數(shù)控插齒機(jī)，數(shù)控剃齒機(jī)適合變速箱齒輪齒形加工，還有很多其他的數(shù)控機(jī)床廠家也都展出了很多種數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品。相信國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商只要真正樹(shù)立以用戶為中心的市場(chǎng)觀念，堅(jiān)持持續(xù)改進(jìn)的思想，完全有能力制造出滿足汽車制造生產(chǎn)要求的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控機(jī)床及柔性制造系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)汽車制造商完全用我們自己的數(shù)控機(jī)床制連闖產(chǎn)汽車已指日可持了。