2002:發(fā)展趨勢(shì)是高速加工中心替代自動(dòng)線

高速加工是現(xiàn)代汽車(chē)制造業(yè)的一個(gè)重要題課，高速加工中心具有主軸轉(zhuǎn)速和軸移動(dòng)速度高，輔助時(shí)間短，加工精度高的特點(diǎn)。在國(guó)外，高速加工中心愈來(lái)愈多地被用來(lái)裝備汽車(chē)工業(yè)，用高速加工中心替代自動(dòng)線已是一種發(fā)展趨向，目前正在開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)高速加工中心與商品化尚有一段距離。所以，目前這些設(shè)備大多數(shù)還得依賴進(jìn)口。國(guó)際金屬加工商情顧問(wèn)李如松先生就自動(dòng)線、高速加工中心的發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用，以及加入WTO對(duì)中國(guó)數(shù)控機(jī)床企業(yè)的影響發(fā)表了精辟的見(jiàn)解。

國(guó)際金屬加工商情:李先生，過(guò)去您是從事組合 機(jī)床及自動(dòng)線技術(shù)工作的，請(qǐng)您談?wù)勛詣?dòng)線技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向?

李：自動(dòng)線是一種高效自動(dòng)化設(shè)備，生產(chǎn)效率特別高。長(zhǎng)期以來(lái)，它被廣泛應(yīng)用于中、大批生產(chǎn)領(lǐng)域，對(duì)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。如年產(chǎn)汽車(chē)上千萬(wàn)輛的美國(guó)(1994年汽車(chē)產(chǎn)量達(dá)1540萬(wàn)輛)，1978年擁有的自動(dòng)線就有6095條。當(dāng)時(shí)的自動(dòng)線只能加工單一品種的工件。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)促使企業(yè)增加產(chǎn)品品種，進(jìn)行多品種生產(chǎn)，這就要求加工設(shè)備具有一定的柔性。到了80年代初，由于數(shù)控系統(tǒng)可靠性有了很大提高，開(kāi)始出現(xiàn)數(shù)控自動(dòng)線，即柔性自動(dòng)線，實(shí)現(xiàn)了由單一品種工件的加工向多品種加工的轉(zhuǎn)變。這種柔性自動(dòng)線所加工的幾種工件在幾何形狀和加工工藝上必須要相同或高度相似，并且在自動(dòng)線設(shè)計(jì)時(shí)這些工件應(yīng)是確定的，因此，柔性自動(dòng)線的柔性還是有限的。為進(jìn)一步提高柔性，并保持自動(dòng)線的高生產(chǎn)率，自動(dòng)線將進(jìn)一步模塊化，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬使加工及控制模塊按新的加工任務(wù)進(jìn)行快速重新配置。但是，在這里應(yīng)該指出的是，隨著高速加工的興起，自1993年以來(lái)相繼出現(xiàn)由高速加工中心組成的柔性生產(chǎn)線進(jìn)入了中、大批生產(chǎn)領(lǐng)域，成為自動(dòng)線的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)種，就此結(jié)束了自動(dòng)線在該生產(chǎn)領(lǐng)域中的壟斷地位。

國(guó)際金屬加工商情：您剛提到高速加工中心進(jìn)入了中、大批量生產(chǎn)領(lǐng)域，自動(dòng)線 有沒(méi)有被柔性生產(chǎn)線替代的可能?

李：20多年來(lái)，像汽車(chē)工業(yè)這樣典型大批量的生產(chǎn)領(lǐng)域，一個(gè)明顯的發(fā)展趨向是品種逐漸增多，批量日益減少，多品種柔性生產(chǎn)越來(lái)越成為競(jìng)爭(zhēng)的決定因素。設(shè)備的生產(chǎn)效率和柔性已成為選擇設(shè)備的主要因素。由于高速加工中心組成的柔性生產(chǎn)線具有高的生產(chǎn)效率、高的加工柔性和能力柔性，它既能滿足當(dāng)前的加工任務(wù)，也能通過(guò)加工設(shè)備的調(diào)整或擴(kuò)充來(lái)適應(yīng)未來(lái)的加工任務(wù)，這種柔性生產(chǎn)線愈來(lái)愈多地被中、大批量生產(chǎn)企業(yè)所采用。用高速加工中心替代自動(dòng)線已是一種發(fā)展趨向。像Mercedes Benz、Ford、Renault和GM等眾多汽車(chē)廠都已采用高速加工中心來(lái)加工缸蓋和變速箱體。按目前的技術(shù)水平，采用高速加工中心加工缸蓋的最佳年產(chǎn)量可以達(dá)到(30～40)萬(wàn)件，加工變速箱體最佳年產(chǎn)量可以達(dá)到(40～45)萬(wàn)件。在1998年，Daimlerchrysler汽車(chē)廠只采用六臺(tái)高速加工中心用來(lái)加工供幾種型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)用的所有缸蓋，每天可加工340件，年加工缸蓋達(dá)到8.6萬(wàn)多臺(tái)。

兩年前，自動(dòng)線與高速加工中心的市場(chǎng)銷(xiāo)售比大致在2 ：1，自動(dòng)線還是居多，但是，從數(shù)額看，高速加工中心已占到1/3，隨著高速切削工藝的不斷完善，它的使用領(lǐng)域?qū)��?huì)不斷擴(kuò)大。

國(guó)際金屬加工商情：高速加工中心有哪些特點(diǎn)?

李：與普通加工中心相比，高速 加工中心主要有三個(gè)特點(diǎn)：


高的主軸轉(zhuǎn)速以及高的軸移動(dòng)速度。目前，高速加工中心普遍是第二代產(chǎn)品，軸驅(qū)動(dòng)采用了直線電機(jī)。主軸轉(zhuǎn)速一般為(15000～24000)r/min，坐標(biāo)軸的移動(dòng)速度可達(dá)到(80～120)m/min。在高速加工時(shí)，可采用高的切削速度和進(jìn)給速度，顯著地縮短了基本時(shí)間，如銑深度為14.1mm的M6螺孔，只需1.2s，鉆50mm深直徑為10 mm的孔，僅需0.5s。

輔助時(shí)間短坐標(biāo)軸加速度一般為(1～1.4)g，加上坐標(biāo)移動(dòng)軸采用材質(zhì)輕型的框架結(jié)構(gòu)，由此顯著提高了坐標(biāo)軸的移動(dòng)速度。換刀裝置普遍采用提取式機(jī)構(gòu)，換刀時(shí)使得兩次切削間的時(shí)間間隔一般不足5s。由此大大縮短了輔助時(shí)間。在高速加工中心的加工循環(huán)時(shí)間中，按統(tǒng)計(jì)基本時(shí)間一般占(30～50)%，輔助時(shí)間占到(50～70)%。

加工精度高由于采用電主軸和直線電機(jī)，機(jī)床沒(méi)有中間傳動(dòng)元件，消除了中間傳動(dòng)誤差。即使軸的移動(dòng)速度很高，但主軸在整個(gè)坐標(biāo)軸工作范圍內(nèi)的定位精度可達(dá)到5µm。高速加工，大大提高了加工中心的加工效率，從而使得柔性和生產(chǎn)率這兩個(gè)互相矛盾的特征參數(shù)融合到了一起。


國(guó)際金屬加工商情：在國(guó)外，高速加工中心愈來(lái)愈多地被用來(lái)裝備汽車(chē)工業(yè)，我國(guó)國(guó)產(chǎn)高速加工中心開(kāi)發(fā)應(yīng)用情況如何?

李 ：目前正在開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)高速加工中心與商品化 尚有一段距離。即使是國(guó)產(chǎn)的柔性自動(dòng)線，與發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品相比較，在技術(shù)水平上也存在一定的差距。所以，目前這些設(shè)備大多數(shù)還得依賴進(jìn)口。在1998年，上海GM汽車(chē)廠是從德國(guó)Grob機(jī)床廠購(gòu)置了32臺(tái)高速加工中心(BZ500，BZ400)和一條自動(dòng)線用于加工V6發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋、變速箱體和凸輪軸。

國(guó)際金屬加工商情：我國(guó)已被批準(zhǔn)加入了WTO，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)將被進(jìn)一步開(kāi)放，更多的來(lái)自發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)床產(chǎn)品將進(jìn)入我國(guó)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步加劇。我國(guó)的機(jī)床企業(yè)應(yīng)如何面對(duì)這種局面?

李：我國(guó)加入WTO后，我國(guó)的機(jī)床工業(yè)將面臨新的挑戰(zhàn)。近10年來(lái)，我國(guó)每年要從國(guó)外進(jìn)口大量機(jī)床，每年要花費(fèi)10～20多億美元。如去年，我國(guó)進(jìn)口機(jī)床42756臺(tái)，金額達(dá)12.52億美元，其中加工中心2144臺(tái)。今年上半年，進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床就達(dá)到8230臺(tái)，金額6.23億美元，進(jìn)口的臺(tái)數(shù)之多幾乎為同期國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床(9081臺(tái))的一半，后果是導(dǎo)致國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)銷(xiāo)率的較大幅度下降。

加入WTO將使我國(guó)機(jī)床市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)變得更加激烈，我國(guó)機(jī)床工業(yè)將承受更大的壓力。面臨加入WTO所帶來(lái)的新挑戰(zhàn)，我國(guó)的機(jī)床制造企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步深化改革，企業(yè)家們應(yīng)著力于管理和機(jī)制的創(chuàng)新，調(diào)動(dòng)職工的積極性，以推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)變革和營(yíng)銷(xiāo)創(chuàng)新。我們殷切期望我國(guó)的組合機(jī)床行業(yè)及時(shí)吸收和應(yīng)用世界上驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)方面的最新成果，在技術(shù)創(chuàng)新上能有長(zhǎng)足進(jìn)步，開(kāi)發(fā)出具有世界先進(jìn)水平的高速加工中心，為我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。