新時期汽車制造業(yè)對數(shù)控機(jī)床的要求與考驗(yàn)

神龍汽車有限公司 李道國

新時期汽車制造業(yè)對數(shù)控機(jī)床的要求與考驗(yàn)

神龍汽車有限公司 李道國

中國汽車市場的巨大變化，使汽車制造業(yè)變得空前的繁榮。一些汽車生產(chǎn)廠家一方面需要不斷擴(kuò)充新的生產(chǎn)線，補(bǔ)充產(chǎn)能；另一方面需要對老的生產(chǎn)線進(jìn)行改造，提高生產(chǎn)能力。汽車制造業(yè)的繁榮為機(jī)床制造行業(yè)創(chuàng)造一定機(jī)會的同時，也對其提出一定的要求甚至是考驗(yàn)。從目前汽車行業(yè)的裝備技術(shù)情況來看，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床與國外還存在著較大差距，這主要表現(xiàn)在國內(nèi)裝備技術(shù)的設(shè)計能力不足，設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性等方面明顯處于劣勢。因此，在汽車制造行業(yè)，國內(nèi)機(jī)床往往只局限于簡單工藝的加工或復(fù)雜工藝的粗加工。這種局面無疑極大的刺激了國內(nèi)機(jī)床制造行業(yè)的發(fā)展，當(dāng)然也為整個機(jī)床制造行業(yè)提出了更新更高的要求。總的來說主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1．機(jī)床設(shè)計理念的不斷創(chuàng)新

國內(nèi)數(shù)控機(jī)床設(shè)計模式往往是先有標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，然后去尋找用戶，往往需要用戶去 “適應(yīng)”自己的產(chǎn)品，而不能針對用戶的需求進(jìn)行靈活的設(shè)計和更改。同時，在機(jī)床設(shè)計時科技含量不高，表現(xiàn)為機(jī)電相對分離，機(jī)械、電氣、液壓、氣動不能巧妙融合，創(chuàng)新意識不夠，機(jī)電一體化方面欠缺，產(chǎn)品缺乏競爭優(yōu)勢。尤其在高端產(chǎn)品如加工中心、高速加工中心、機(jī)器人等方面，設(shè)計制造能力和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)更顯不足。因此，如果要在汽車行業(yè)發(fā)展壯大，機(jī)床制造廠商必須建立和提升自身的汽車零部件制造工藝的能力，針對汽車零部件制造的要求開發(fā)相應(yīng)產(chǎn)品，逐步形成系列化、模塊化的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品，從而不斷滿足汽車零部件生產(chǎn)的需要。

2．提高整條生產(chǎn)線的設(shè)計制造能力

新時期，大規(guī)模和集成化將成為汽車制造業(yè)生產(chǎn)的主要特點(diǎn)。因此，數(shù)控機(jī)床制造商作為汽車零部件生產(chǎn)線的主機(jī)供應(yīng)商，不僅要重視主機(jī)的設(shè)計制造，還要高度重視構(gòu)成生產(chǎn)線各敏捷、柔性單元的開發(fā)，如特殊夾具、機(jī)械手、輸送裝置、機(jī)器人等，使主機(jī)設(shè)備很好的融合到整條生產(chǎn)線中去。同時，整條生產(chǎn)線自動化控制方案的合理與否，自動化信息系統(tǒng)是否滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的柔性需求，直接決定了生產(chǎn)系統(tǒng)能否穩(wěn)定、高效運(yùn)行。它反映了高科技在汽車零部件制造方面的應(yīng)用，也是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)供應(yīng)商的核心競爭力所在。在這一方面，國內(nèi)供應(yīng)商考慮較薄弱，國外生產(chǎn)線則具有明顯的優(yōu)勢。

3．系統(tǒng)控制方式的不斷優(yōu)化

數(shù)控機(jī)床尤其是加工中心、高速加工中心的控制方式直接決定機(jī)床的穩(wěn)定性和可靠性。CNC系統(tǒng)的功能、伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性、伺服電機(jī)的鈕矩特性等必須滿足相應(yīng)的工藝要求，同時能夠根據(jù)負(fù)載情況對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。控制方式還必須保證機(jī)床具有良好的動態(tài)特性和靜態(tài)特性。必要時采用雙軸同步控制，如雙X軸等?？刂葡到y(tǒng)要求穩(wěn)定成熟，一般采用全數(shù)字式數(shù)控系統(tǒng)，如SIEMENS 840D、FANUC 18i/31i數(shù)控系統(tǒng)等。高速加工中心還采用電主軸、直線電機(jī)等先進(jìn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

4．控制精度的不斷提高

數(shù)控機(jī)床的控制精度與數(shù)控位置環(huán)的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，普通數(shù)控機(jī)床一般采用半閉環(huán)的控制方式，而加工中心必須采用全閉環(huán)的控制方式，用光柵尺作為位置檢測元件。同時能夠?qū)α慵?shí)行自動補(bǔ)償。磨床還必須應(yīng)用在線檢測裝置和動平衡裝置，如MARPOSS等，控制精度控制為1μm左右。

5．機(jī)床具有卓越的穩(wěn)定性和可靠性

機(jī)床的穩(wěn)定性和可靠性指標(biāo)，反映了整個機(jī)床或自動線連續(xù)生產(chǎn)無故障的能力。它涉及到機(jī)床方方面面的細(xì)節(jié)，包括輔助裝置和自供給裝置、防護(hù)裝置等的穩(wěn)定性和可靠性。機(jī)床的穩(wěn)定性和可靠性對汽車制造行業(yè)來說十分重要，可靠性影響了生產(chǎn)線的開動率。而開動率對于大規(guī)模生產(chǎn)的汽車工業(yè)來說是非常重要的，它直接決定生產(chǎn)線的RS值 （產(chǎn)出效率），也決定了生產(chǎn)線的運(yùn)行成本。隨著精益生產(chǎn)管理模式的不斷推進(jìn)，高效率和低成本是考核生產(chǎn)線能力的兩個重要指標(biāo)。在生產(chǎn)任務(wù)繁忙的時候，一般要求生產(chǎn)線人停機(jī)不停，機(jī)床24小時連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，只需要在較短時間內(nèi)進(jìn)行必要的保養(yǎng)和維護(hù)。因此機(jī)床設(shè)計廠家必須慎重考慮，選擇可靠的控制方式和優(yōu)質(zhì)元器件，從設(shè)備的各個部件和各個環(huán)節(jié)入手提高設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性，樹立機(jī)床的品牌形象。這方面國外機(jī)床明顯優(yōu)于國內(nèi)。一些進(jìn)口機(jī)床，故障率很低，元器件使用十幾年都不用更換，為企業(yè)創(chuàng)造較高經(jīng)濟(jì)效益的同時，也贏得了用戶的口碑。

6．設(shè)備的可操控性和可維修性

設(shè)備的可操控性設(shè)計除了符合人機(jī)工程學(xué)特點(diǎn)外，還要考慮整條生產(chǎn)線各工位的信息資源共享問題。自動生產(chǎn)線操作人員一般較少，有時是一人看管多條生產(chǎn)線，這就要求機(jī)床必須具有方便、快捷的人機(jī)界面設(shè)計，使操作人員能夠方便地縱覽整個生產(chǎn)線全局。

機(jī)床的可維修性要求同等重要。汽車零部件生產(chǎn)線任何一個故障都可能引起全線停產(chǎn)，而任何故障停機(jī)均會對企業(yè)造成一定的損失。所以，機(jī)床設(shè)計廠家在機(jī)床設(shè)計時一方面應(yīng)盡量優(yōu)化方案減少故障的產(chǎn)生，另一方面，要充分考慮到設(shè)備的可維修性。任何一個零部件損壞，都能夠方便快捷地進(jìn)行維修或更換。電氣方面，電柜空間的大小、電纜線的連接和敷設(shè)、電氣元件和地址變量的標(biāo)識等都要合理、規(guī)范，機(jī)床上元件的標(biāo)識還要求是永久性的。與此同時，機(jī)床還要具備較強(qiáng)的自診斷功能，故障信息最好能直接反映出故障點(diǎn)。所有這些因素都會大大縮短故障處理時間，無形中為用戶創(chuàng)造一定的效益，必定為用戶稱道。

7．良好的安全性

設(shè)備的安全性包括人身安全和設(shè)備安全兩個方面，二者缺一不可。人身安全的設(shè)計應(yīng)該充分體現(xiàn) “安全第一”和 “以人為本”的思想。設(shè)備安全，則是設(shè)備自我保護(hù)能力的體現(xiàn)，包括對機(jī)床不合理操作的保護(hù)和控制系統(tǒng)出現(xiàn)失控后的自我保護(hù)等方面。

8．機(jī)床具有保護(hù)環(huán)境和適應(yīng)環(huán)境的能力

機(jī)床的環(huán)境保護(hù)能力和環(huán)境適應(yīng)能力不容忽視。一方面，作為機(jī)床設(shè)計廠家，必須具備一定的環(huán)保意識，通過科技手段解決自身設(shè)備生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵、切削液、油污以及噪聲對環(huán)境的污染。比如安裝降噪裝置、吸塵裝置、排屑裝置、吸霧裝置等輔助設(shè)備。另一方面，機(jī)床本身還應(yīng)具備一定的自我保護(hù)功能，應(yīng)對加工現(xiàn)場切削液、粉塵、油污、鐵屑等惡劣環(huán)境對機(jī)床可靠性的影響。對機(jī)床控制系統(tǒng)來講，還要解決好密封和散熱之間的矛盾。如電柜的密封、電氣控制系統(tǒng)的密封和散熱、電機(jī)的防護(hù)和散熱、光柵尺的防護(hù)、組合開關(guān)的密封、絲杠和導(dǎo)軌的防護(hù)等必須重點(diǎn)考慮；其次，要設(shè)置一些預(yù)報警功能，如控制系統(tǒng)的溫度報警、濕度報警、短路報警等等，使機(jī)床防患于未然。

總之，汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，一方面依耐于裝備技術(shù)的支撐，另一方面也對裝備制造業(yè)提出一定的要求和考驗(yàn)。相信國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商只要真正樹立以用戶為中心的市場理念，堅持持續(xù)改進(jìn)、不斷創(chuàng)新的思想，不斷提高設(shè)備可靠性和裝備技術(shù)科技含量，完全有能力制造出滿足汽車生產(chǎn)要求的高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控機(jī)床以及高速加工中心、機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)等高端產(chǎn)品，國內(nèi)汽車制造商完全采用國產(chǎn)機(jī)床生產(chǎn)汽車一定指日可持。