激光切割機(jī)現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)與我國機(jī)床工業(yè)的發(fā)展方向研

機(jī)床是工作母機(jī)，市場應(yīng)用面相當(dāng)廣闊。WALC4020設(shè)計切割能力為：碳鋼25mm、不銹鋼15mm、鋁10mm。　　除了切割幅面寬的特點(diǎn)外，機(jī)床制造業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要作用。初期，WALC4020還具有以下技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢：SIEMENS840D控制器、專有光束質(zhì)量調(diào)整系統(tǒng)、穿透檢測、自動聚焦、光束半徑調(diào)整、束腰補(bǔ)償、打孔切割雙流量控制系統(tǒng)、表面熔渣油滅弧處理、垂直升降式交換工作臺結(jié)構(gòu)等，在優(yōu)先發(fā)展重工業(yè)的方針指導(dǎo)下，這些技術(shù)創(chuàng)新使法利萊WALC4020產(chǎn)品技術(shù)性能超過其它同類產(chǎn)品，機(jī)床制造業(yè)迅速發(fā)展，擁有較強(qiáng)的市場競爭能力。 ，按國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計劃建立了批機(jī)床制造廠，專業(yè)分工明確，機(jī)床型號齊全，形成了完整的通用機(jī)床制造體系。向各行各業(yè)提供了大量的工作母機(jī)，有力地推動了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
    以來，國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，給機(jī)床制造業(yè)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，同時也提出了更高的要求。然而由于長期在計劃經(jīng)濟(jì)的條件下組織生產(chǎn)，不能很快適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的要求，使國內(nèi)很多機(jī)床廠家陷入困境。借鑒國外的經(jīng)驗，明確我們的發(fā)展方向，迅速適應(yīng)市場需求，是我國機(jī)床制造業(yè)面臨的重要課題。
    1.產(chǎn)品與技術(shù)引進(jìn)
    應(yīng)用數(shù)字控制等先進(jìn)技術(shù)，不斷新產(chǎn)品，滿足高質(zhì)量、高效率和高靈活性的要求是現(xiàn)代機(jī)床的發(fā)展特征，并成為世界各機(jī)床廠家正在為之努力的目標(biāo)。因此，國內(nèi)很多廠家也在引進(jìn)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品，生產(chǎn)了各種類型的數(shù)控機(jī)床，從歷屆機(jī)床展覽會可見一斑，可以說的機(jī)床制造業(yè)的技術(shù)水平有了很大提高。但是，不能不看到，大多數(shù)廠家在日趨激烈的市場競爭中，特別是在國際市場的競爭中仍顯得能力不足。
    應(yīng)當(dāng)指出，新產(chǎn)品不是引進(jìn)或仿制其他廠家的機(jī)型。引進(jìn)或仿制的產(chǎn)品對制造廠家是新產(chǎn)品，對市場卻不是新產(chǎn)品。引進(jìn)或仿制在一定時期是必要的，正如在初期我們通過仿制前蘇聯(lián)的產(chǎn)品建立了的機(jī)床制造業(yè)體系一樣，在初期引進(jìn)技術(shù)可以使我們的機(jī)床制造業(yè)快速跟上世界先進(jìn)水平。但是，這不應(yīng)是我們的唯一發(fā)展方向和最終目標(biāo)。
    新產(chǎn)品應(yīng)該是指全新機(jī)型或現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)型。目前，在新產(chǎn)品方面，美國的機(jī)床公司處在世界前列。為了適市場需求，G&L公司不惜重金出RAM系列高速加工中心。采用整體床身，提高機(jī)床的剛性；選用滾動導(dǎo)軌，適應(yīng)高速要求。換刀速度(切屑到切屑)為4.5～5s，運(yùn)行速度達(dá)38m/min，贏得了大量用戶。INGERSOLL公司的HVM800型加工中心用直線電動機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的伺服電動機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠的傳動系統(tǒng)，簡化機(jī)床的結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度76m/min，現(xiàn)已投放市場。新產(chǎn)品的往往對控制系統(tǒng)提出更高的要求，通用控制系統(tǒng)不能滿足要求時，還要進(jìn)行控制系統(tǒng)的。美國的G&L公司、CINCINNATI公司和德國的HELLER公司等均針對自己的系列產(chǎn)品，專用控制系統(tǒng)，并相繼建立起相當(dāng)規(guī)模的控制系統(tǒng)研制中心，生產(chǎn)專用控制系統(tǒng)，為各自的系列產(chǎn)品配套。而不直接采用專業(yè)電氣公司的通用控制系統(tǒng)，避免功能浪費(fèi)，彌補(bǔ)功能不足。這些才是新產(chǎn)品。我們應(yīng)當(dāng)在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上自己的新產(chǎn)品，或某些領(lǐng)先技術(shù)改進(jìn)我們的產(chǎn)品。
    當(dāng)然，新產(chǎn)品需要大量資金投入，只有將現(xiàn)有產(chǎn)品以高質(zhì)量的品位占領(lǐng)市場才可能積累資金，用于產(chǎn)品工作，即人們常說的“以老養(yǎng)新”。
    2.通用機(jī)床與專用機(jī)床
    隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是以來，專用組合機(jī)床的需求量增加，通用機(jī)床的需求量相對減少。于是，各通用機(jī)床廠紛紛建立專機(jī)車間或?qū)C(jī)分廠，生產(chǎn)組合機(jī)床。由于設(shè)計、制造、組裝和調(diào)試經(jīng)驗不足，使之在市場特別是國際市場中缺乏競爭力。
    組合機(jī)床作為一種現(xiàn)代機(jī)床，它不是通用件、各種元件、刀夾輔具和控制系統(tǒng)的簡單組合，從設(shè)計制造到組裝調(diào)試都有其專業(yè)特征。
    通用機(jī)床是成熟產(chǎn)品，即使是改進(jìn)型也是經(jīng)過一輪或幾輪試制后，方能投產(chǎn)。通用機(jī)床的整機(jī)和零件可以有少量庫存，生產(chǎn)時間充裕。而組合機(jī)床一般是單機(jī)一次性生產(chǎn)，不可能進(jìn)行試制，而且要求在一定的時間內(nèi)完成制造。這就要求機(jī)床廠家有一支經(jīng)驗豐富的設(shè)計隊伍，特別是資深的方案工程師。在訂購組合機(jī)床時，用戶往往將技術(shù)方案作為前提之一，因為一個好的方案可以為用戶帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。同時，也使機(jī)床制造廠家便于組織生產(chǎn)。好的技術(shù)方案是用最簡捷的形式，滿足工藝要求，并且易于操作、調(diào)整和維修。這就要求通用件的選擇，刀具的設(shè)計和選擇，夾具的設(shè)計，控制系統(tǒng)的設(shè)計及液壓和氣動系統(tǒng)的設(shè)計等都要相對合理。
    專用組合機(jī)床一般用于大量生產(chǎn)，需要加工精度長期穩(wěn)定，因此，對其質(zhì)量的要求與通用機(jī)床有很大不同，通常要求工序能力系數(shù)CPK≥1.33。國內(nèi)一知名機(jī)床廠為用戶設(shè)計制造一條殼體生產(chǎn)線，用戶要求在技術(shù)協(xié)議中將工序能力系數(shù)CPK≥1.33作為一項驗收標(biāo)準(zhǔn)，廠家明確表示達(dá)不到這一要求。他們只能同意按被加工零件圖紙給定公差的75%作為驗收標(biāo)準(zhǔn)，這一驗收標(biāo)準(zhǔn)與工序能力系數(shù)CPK≥1.33的要求相差甚遠(yuǎn)。有的廠家甚至不了解工序能力系數(shù)這一概念。應(yīng)當(dāng)指出，CPK=1.33是最低要求，有的國外用戶將CPK≥4.0作為驗收標(biāo)準(zhǔn)。提高機(jī)床的質(zhì)量是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它要求制造廠家建立一套完整的質(zhì)量控制體系。從方案論證到產(chǎn)品設(shè)計，從原料進(jìn)貨到元件采購，從工藝編制到加工制造，從安裝調(diào)試到售后服務(wù)，都必須嚴(yán)格控制。才能有效保證整機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量，得到市場的認(rèn)可。為了占領(lǐng)市場，世界各廠家爭相提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。美國的一家機(jī)床公司向用戶承諾，訂購該公司設(shè)備時，他們“不是在拿到訂單之后就一走了之，再見面時設(shè)備已經(jīng)制造完畢并請你付款，這時你所看到的只是設(shè)備的外表，而看不到內(nèi)在質(zhì)量。例如，你知道主軸的精度和硬度嗎？”他們的做法是：向你報告從方案設(shè)計、元件采購、加工制造到裝配調(diào)試的全過程并接受你的檢查。他們之所以能夠做到這一點(diǎn)是因為像大多數(shù)機(jī)床制造廠家一樣，機(jī)床在投入制造后，每個零件都備有一張卡片，將每道工序檢驗結(jié)果填寫在卡片上并輸入計算機(jī)，使制造的全過程處于受控狀態(tài)，從而保證了機(jī)床的出廠質(zhì)量。這些都是值得我們借鑒的質(zhì)量管理方法。
    通用機(jī)床一般不需要制造廠家到用戶安裝調(diào)試，即使需要也很簡單。而組合機(jī)床則需要制造廠家到用戶安裝調(diào)試，且過程復(fù)雜，周期較長。要求廠家培養(yǎng)和建立一支有經(jīng)驗的安裝調(diào)試隊伍。
    此外，因為組合機(jī)床均用于大量生產(chǎn)，如果機(jī)床故障不能及時排除，其他設(shè)備很難替代，勢必造成停產(chǎn)，將給用戶帶來重大損失。因此，售后服務(wù)也是組合機(jī)床生產(chǎn)的一項重要內(nèi)容。
    鑒于這種情況，通用機(jī)床廠家應(yīng)當(dāng)揚(yáng)長避短，利用自己的專業(yè)特點(diǎn)和生產(chǎn)專用機(jī)床。例如，車床廠家可以生產(chǎn)制造曲軸專用車床，磨床廠家可以生產(chǎn)制造曲軸和凸輪軸專用磨床等。

3.自動生產(chǎn)線與加工中心
    大家知道，由組合機(jī)床組成的自動生產(chǎn)線因為具有高效的特點(diǎn)廣泛用于大批量生產(chǎn)。但是，隨著機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，目前自動生產(chǎn)線有被加工中心取代的趨勢，這是由自動生產(chǎn)線和加工中心兩方面原因所致。
    自動線所加工的零件品種單一，若改變加工品種需要對自動線進(jìn)行改造；自動線中有一臺機(jī)床發(fā)生故障時，將造成全線停產(chǎn)，這對企業(yè)的發(fā)展和組織生產(chǎn)都是不利的。近年來，加工中心發(fā)展很快，新型的加工中心已具備了用于大量生產(chǎn)的能力，而且克服了自動線的缺點(diǎn)。在加工中心上只需更換夾具和程序，即可改變加工品種；在加工中心上一般采用工序集中的方式加工零件，由多臺加工中心完成同一工作，某一臺機(jī)床出現(xiàn)故障時，對生產(chǎn)影響不大。
    現(xiàn)在，由加工中心組成的柔性生產(chǎn)線集中了自動生產(chǎn)線和加工中心的優(yōu)點(diǎn)，倍受一些大型用戶青睞。在美國CINCINNATI公司為一家用戶設(shè)計制造的柔性生產(chǎn)線上，同時生產(chǎn)21種不同的箱體。這條生產(chǎn)線主要由數(shù)臺加工中心(加工中心的數(shù)量可以根據(jù)需要增減)和一條用于輸送各品種夾具的主輸送道組成。工人只需將某一工件裝夾到該工件的夾具上，輸送道即可自動將夾具送入第一臺加工中心，加工中心根據(jù)夾具的型號，調(diào)出相應(yīng)的程序進(jìn)行加工，加工完成后，夾具自動退回輸送道，輸送道將其送至下一臺加工中心，隨后，下一夾具進(jìn)入第一臺加工中心，以此類推，加工完成后，由工人卸下工件。全線由計算機(jī)控制，計算機(jī)除與各加工中心和輸送道的控制系統(tǒng)相聯(lián)外，還與刀具測量間相聯(lián)，將測量數(shù)據(jù)輸入各加工中心，加工中心則根據(jù)刀具參數(shù)調(diào)整切削參數(shù)，以保證加工精度。只要輸送道上有足夠裝有工件的夾具，生產(chǎn)線可在無人看管的情況下工作，直至輸送道上所有工件全加工完畢，生產(chǎn)線自動停止工作，工時利用率在90%以上。
    可以說加工中心和柔性生產(chǎn)線將主導(dǎo)下一世紀(jì)的機(jī)械制造業(yè)，我國機(jī)床廠家應(yīng)根據(jù)這一情況制訂和調(diào)整自己的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃。
    4.主機(jī)與元件
    現(xiàn)代機(jī)床均裝備大量的元件(包括電器元件、液壓元件和氣動元件等)，元件的質(zhì)量是決定主機(jī)能否正常工作的重要因素。
    由于大多數(shù)元件為外購件，主機(jī)廠家不能直接控制其質(zhì)量。經(jīng)常出現(xiàn)了機(jī)床制造廠家和用戶同時抱怨元件質(zhì)量情況。為了降低機(jī)床故障率，有些用戶在向國內(nèi)廠家訂購設(shè)備時，明確提出裝備進(jìn)口元件，而制造廠家也贊同這一作法。造成大量國外元件涌進(jìn)市場。在的今天，我們并不反對進(jìn)口必要的元件，特別是一些我們尚未的品種或型號。但是，諸如限位開關(guān)和換向閥之類元件也需大量進(jìn)口，不能說是一種正?，F(xiàn)象。
    元件作為標(biāo)準(zhǔn)或通用產(chǎn)品，其生產(chǎn)方式與主機(jī)不同，元件屬于大批量生產(chǎn)。只要嚴(yán)格控制原料質(zhì)量，并按成熟的加工工藝和裝配工藝進(jìn)行生產(chǎn)，其質(zhì)量不難得到控制?，F(xiàn)在，國內(nèi)元件制造廠家也在引進(jìn)國外技術(shù)或合資生產(chǎn)各種元件，關(guān)鍵是引進(jìn)質(zhì)量管理方法，全面提高元件質(zhì)量，創(chuàng)立的名牌元件，使元件與主機(jī)的技術(shù)水平同步發(fā)展，才能增強(qiáng)市場競爭能力。
    5.夾具與附件
    現(xiàn)代機(jī)床特別是組合機(jī)床通常配備專用夾具，有些組合機(jī)床是圍繞專用夾具設(shè)計的，專用夾具作為組合機(jī)床的重要組成分，往往是能否滿足使用要求的關(guān)鍵。
    目前，國內(nèi)組合機(jī)床的專用夾具基本上由機(jī)床制造廠家一并設(shè)計制造，有的廠家特別是通用機(jī)床廠家將主要精力放在主機(jī)上，而忽視夾具的設(shè)計制造。在安裝調(diào)試過程中修改夾具設(shè)計的現(xiàn)象屢見不鮮。實際上，有些夾具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度并不亞于主機(jī)。在某種程度上，夾具的設(shè)計制造與機(jī)床是兩種不同的專業(yè)。組合機(jī)床是以通用件為基礎(chǔ)，夾具則無此條件，需要有經(jīng)驗豐富的專業(yè)工程師完成全設(shè)計，在設(shè)計中要充分考慮定位夾緊合理，裝卸工件方便和易于排屑等方面的問題，并由經(jīng)驗豐富的工人完成制造。因此，歐美的機(jī)床制造廠家自己一般不承擔(dān)夾具的設(shè)計與制造，而是由主機(jī)制造廠商提出技術(shù)要求向?qū)I(yè)夾具公司訂貨，效果很好。
    國內(nèi)的機(jī)床附件廠原來主要生產(chǎn)與通用機(jī)床配套的各類卡盤和分度頭等機(jī)床附件，這就是說即使在通用機(jī)床占主導(dǎo)的年代，夾具與主機(jī)也是專業(yè)分工的。隨著通用機(jī)床和專用機(jī)床需求比例的變化，專用夾具的需求量不斷增加，通用機(jī)床附件相對減少，機(jī)床附件的生產(chǎn)廠家應(yīng)該適應(yīng)市場需要擴(kuò)大經(jīng)營范圍，組建夾具公司，承攬專用夾具的設(shè)計與制造業(yè)務(wù)。這不僅有利于附件廠家自身的發(fā)展，也有利于機(jī)床制造業(yè)的發(fā)展。
    6.大型企業(yè)與小型企業(yè)
    在諸多的機(jī)床廠家中，大型廠家無疑是機(jī)床制造業(yè)的主力。應(yīng)有自己的系列產(chǎn)品和通用件，向市場提供大量的設(shè)備和整條生產(chǎn)線。同時，具有強(qiáng)大的新技術(shù)能力，不斷將新的系列產(chǎn)品推向市場。
    就市場而言，小型機(jī)床廠家與大型廠家一般不應(yīng)是競爭關(guān)系，而應(yīng)該是互補(bǔ)關(guān)系。某些小型機(jī)床廠家將自身置于與大型廠家競爭地位是不可取的。小型機(jī)床廠家應(yīng)利用具有靈活性的優(yōu)勢，開辟自己市場，就是將用戶需要作為自己的產(chǎn)品。承制大的機(jī)床公司不宜生產(chǎn)的設(shè)備。目前，國內(nèi)外均不乏這樣的小型機(jī)床公司作為借鑒。
    另一方面，小型機(jī)床廠家應(yīng)具有自己的技術(shù)特點(diǎn)，特色產(chǎn)品。例如，奧地利的ANGER公司是一家只有80余名雇員的小型機(jī)床廠商，該公司生產(chǎn)的小型CNC高速切削機(jī)床很有特色。機(jī)床采用多主軸方式，主軸并排固定在主軸架上，每根主軸由各自的電動機(jī)直接驅(qū)動，簡化了傳動系統(tǒng)和主軸結(jié)構(gòu)，主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)30000～100000r/min。每根主軸安裝一種刀具，由夾具快速位移完成換刀，去了復(fù)雜的換刀機(jī)構(gòu)，換刀時間(切屑到切屑)僅為0.4s。由主軸旋轉(zhuǎn)和夾具運(yùn)動完成切削。機(jī)床采用運(yùn)行速度較快的FANUC控制系統(tǒng)。這種機(jī)床除歐洲市場外，還遠(yuǎn)銷美國和日本。再如，美國的KASPER公司設(shè)計制造的加工淬火工件的車床(Hardturning)和鏜床(Hardboring)也是特色產(chǎn)品，其加工精度和表面粗糙度均優(yōu)于普通磨床，是以車削和鏜削代替磨削的理想設(shè)備。
    我們的小型廠家也應(yīng)具有自己的技術(shù)特點(diǎn)和特色產(chǎn)品，才能在國內(nèi)外市場中立于不敗之地。
    不斷提高技術(shù)水平，形成的世界知名廠家，生產(chǎn)名牌產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)成為新世紀(jì)之初我們機(jī)床制造廠家的目標(biāo)。

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