本刊記者/Reporter 余捷/YU Jie

智能制造 智造中國
——記2011國際智能制造裝備高峰論壇

本刊記者/Reporter 余捷/YU Jie

Intelligent manufacturing, innovating in China——Annal on International Summit of Intelligent Manufacturing Equipment 2011

前言

智能制造裝備是高端裝備制造業(yè)的重點方向之一。重點推進高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備，自動化成套生產(chǎn)線，智能控制系統(tǒng)，精密、智能的儀器儀表與試驗設(shè)備，關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、元器件及通用部件，智能專用裝備的發(fā)展，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化、智能化、精密化、綠色化，帶動工業(yè)整體技術(shù)水平的提升：這就是智能制造裝備未來的發(fā)展趨勢。

2011年11月1日，在上海舉行的2011中國國際工業(yè)博覽會首日，由機床雜志社《制造技術(shù)與機床》月刊主辦的“2011國際智能制造裝備高峰論壇” 在上海新國際博覽中心舉行，為企業(yè)、高校搭建了一個良好的交流平臺，旨在讓更多的機床工具業(yè)內(nèi)人士了解國內(nèi)外先進的制造技術(shù)，以期在今后的生產(chǎn)中能有所應(yīng)用，更好地做到產(chǎn)學研用相結(jié)合。

洋為中用謀發(fā)展 立足自主再創(chuàng)新——上海機床工具集團有限公司市場部部長高級工程師徐正平

作為主講嘉賓，徐正平部長為此次論壇精心準備了圖文資料，為與會聽眾帶來了一次有關(guān)于國內(nèi)外機床設(shè)計與創(chuàng)新的饕餮大餐。演講從機床設(shè)計的理念創(chuàng)新，機床的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，機床工藝創(chuàng)新以及機床加工方式的創(chuàng)新等4方面一一展開，深入淺出地表達了徐正平部長“洋為中用”的理念以及“自主創(chuàng)新”的信心。

上海機床工具集團有限公司市場部部長高級工程師徐正平

美國G&L公司發(fā)明的并聯(lián)機床，從此機床由傳統(tǒng)的C型傳動鏈結(jié)構(gòu)向并聯(lián)運動發(fā)展。然而眾所周知，并聯(lián)機床的最大缺點是剛性較弱，因此如何改善剛性，擴大自由度限制范圍是一個值得研究的課題。微型化也是并聯(lián)機床的一個發(fā)展思路，我們可以放置在大型零件內(nèi)部進行加工，其結(jié)構(gòu)可以正置、倒置或水平放置。德國EMAG公司發(fā)明的倒置立車，適用于對輕型回轉(zhuǎn)體零件的大批量加工，隨即倒立加工中心馬上應(yīng)運而生。北京一機床、沈陽機床等也陸續(xù)開發(fā)出成功案例。倒置機床變型容易，非常適合復合加工發(fā)展，除車、銑、磨、鏜以外，還可加上滾齒、磨齒、激光和焊接加工等。

21世紀開始，國際機床制造強國普遍重視極端制造。我國在大型、超大型機床制造領(lǐng)域也成績顯著，北京一機床的XKA28105×300重型橋式移動銑車復合中心、上海機床廠的MKA84250/15000-H超重型精密數(shù)控軋輥磨床等，均是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的巨無霸機床。在精細制造方面，上海機床廠有限公司研制成功的納米磨床，是處于世界領(lǐng)先水平的創(chuàng)新產(chǎn)品。

加工中心的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新主要有T型結(jié)構(gòu)、反T型結(jié)構(gòu)、箱中箱結(jié)構(gòu)和頂梁運動結(jié)構(gòu)等。我國加工中心的軟肋還是在換刀機抅，圓弧凸輪的磨削沒有我們自主研發(fā)的制造技術(shù)，同時加工中心的床身及立柱材料選擇也是同行們廣泛關(guān)注的一個課題。

在機床的工藝創(chuàng)新方面，奧地利WFL發(fā)明車銑復合加工中心，開創(chuàng)了車銑復合加工之先河；日本MAZAK認為done in one是數(shù)控機床發(fā)展的方向；沈陽機床、大連機床、北京一機床等目前均成功開發(fā)出車銑復合加工中心。我國現(xiàn)在車銑復合加工已開發(fā)出不少新產(chǎn)品，但車磨、銑磨、車銑磨為一體的復合金切機床還研制不多，應(yīng)加大投入力度。為能適應(yīng)變徑孔的精密加工，建議研發(fā)機床的U軸功能，即徑向進給功能。

在加工方式的創(chuàng)新方面，多軸聯(lián)動加工中心是目前使用最為廣泛的數(shù)控機床，由大連光洋，清華大學，沈陽、大連、長征機床集團和北京機床研究所等單位聯(lián)合研制的數(shù)控直驅(qū)雙擺角銑頭已取得圓滿成功，為國產(chǎn)替代進口邁出了重要的一步。為了適用于葉片加工，機床結(jié)構(gòu)設(shè)計成立柱傾斜或主軸傾斜，能夠有效避免與夾具碰撞，利于排屑，更能增加銑刀與葉片的接觸面。瑞士Starrag公司用銑頭傾斜方式進行葉片加工，其實用工作臺傾斜方式也可以解決問題；上海第四機床廠和西安交通大學也曾合作，用四軸聯(lián)動的XH7610臥式加工中心，在回轉(zhuǎn)工作臺下面加墊斜板，實現(xiàn)葉輪的切削加工。

隨著我國市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，勞動力成本必將不斷提高，因此FMS的需求也會與日俱增。對FMS的剖析，應(yīng)該偏重于總控系統(tǒng)、運輸小車、交換托盤庫以及清洗機等，主要功能不僅要考驗加工單元的自適應(yīng)能力，更要照顧到工作站周圍移動物體能力及響應(yīng)遙感數(shù)據(jù)的能力等。當前FMS的機床構(gòu)成，大多以臥加為主，能否立、臥、龍門聯(lián)合配置，銑、車聯(lián)合配罝，甚至車、銑、磨聯(lián)合配制等也是當前一大研究方向。

對于未來機床的發(fā)展方向與趨勢，各大機床生產(chǎn)商都有著自己的設(shè)想。日本OKUMA大隈提出未來機床發(fā)展方向就是SPACE CENTER：S（speed）代表高速；P（power）代表高效；A（accuracy）代表高精度；C（communication）代表遠程通訊；E（ecology）代表生態(tài)與環(huán)保。日本山崎MAZAK建立未來機床新模式：主軸轉(zhuǎn)速100 000 r/min，加速度8g，切削速度為2馬赫，同步換刀，干切削，集車、銑、激光加工、磨、測量于一體。

發(fā)展未來機床，當今首先要考慮研究制訂“綠色機床”設(shè)計和評價標準規(guī)范。機床結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計，如除塵、潤滑、密封、液壓和冷卻系統(tǒng)的改進、廢棄物的處理等。采用高新技術(shù)和先進適用技術(shù)、少無切屑技術(shù)、干式切削技術(shù)、油氣液凈化技術(shù)及其他潔凈技術(shù)等，實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材、無污染，以發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。我們還可不斷改進和創(chuàng)新機床的宜人化工業(yè)設(shè)計，使操作人員在最安全、最舒適、最簡便的環(huán)境下工作。

GibbsCAM先進制造技術(shù) 為企業(yè)創(chuàng)造更大價值——思美創(chuàng)（北京）科技有限公司應(yīng)用工程師陳藝邦

世界上知名的、面向工模具和機械制造行業(yè)提供 CAD/CAM 解決方案的Cimatron公司自1982年成立以來，一直專注于為工具、模具、壓鑄模具制造者提供全面的、性價比最優(yōu)的軟件解決方案，使制造循環(huán)流程化，加強制造商與外部銷售商的協(xié)作，從而極大地縮短產(chǎn)品交付時間。

多年來，在世界范圍內(nèi)，從小的模具制造工廠到大公司的制造部門，Cimatron的CAD/CAM解決方案已經(jīng)成為企業(yè)裝備中不可或缺的工具。今天，Cimatron軟件的用戶已經(jīng)覆蓋汽車、航空航天、計算機、電子、消費品、醫(yī)藥、軍事、光學、通訊和玩具等。

思美創(chuàng)（北京）科技有限公司應(yīng)用工程師陳藝邦

思美創(chuàng)（北京）科技有限公司應(yīng)用工程師陳藝邦表示，選擇GibbsCAM軟件，能夠給用戶帶來眾多效益：使制造流程充分數(shù)字化，易于規(guī)劃、監(jiān)督、評價制造生產(chǎn)率；GibbsCAM完整覆蓋所有制造工藝，使企業(yè)任何制造工藝均可在GibbsCAM里創(chuàng)建、校驗以及備案以供后續(xù)評價及完善；GibbsCAM仿真校驗，在機床切削之前預覽加工結(jié)果，保護設(shè)備安全；GibbsCAM可以計算加工運行時間，用于工時控制和評價；GibbsCAM具有各類機床的專業(yè)后置處理庫，統(tǒng)一企業(yè)技術(shù)人員加工編程界面，編程時間的可控性得到保障；提高編程人員的編程水平和編程效率；統(tǒng)一企業(yè)的NC代碼編制工藝；改進工藝，減少工位數(shù)及零件加工輔助時間；減少機床和刀具的磨損，盡可能避免代碼出錯；提高產(chǎn)品的加工效率和加工質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的制造周期；有效地保護機床，提高機床的使用效率。

軟件功能體現(xiàn)在以下幾點：專注于零件生產(chǎn)和車銑復合；智能化的數(shù)控編程及優(yōu)秀的生產(chǎn)管理；自定義的刀具庫管理；完整的仿真模擬系統(tǒng)；客制化的加工工藝報告；品質(zhì)保障的后置處理庫；完善的數(shù)據(jù)接口；達到方便、快捷、高效生產(chǎn)的保障。

第三代動力刀座技術(shù)助力自動化——德國瑞品有限公司中國代表處王建明

論壇尾聲，德國瑞品有限公司中國代表處王建明先生與上海承易機電科技有限公司技術(shù)總監(jiān)曾家齊同時登臺，為大家聯(lián)袂上演了一出有關(guān)動力刀座和智能機械手系統(tǒng)的“重頭戲”。

左：德國瑞品有限公司中國代表處王建明右：上海承易機電科技有限公司技術(shù)總監(jiān)曾家齊

德國瑞品有限公司是技術(shù)領(lǐng)先、規(guī)模最大的數(shù)控車床及車削中心刀座的專業(yè)生產(chǎn)商之一。成立于1925年，致力于固定刀座和動力刀座的生產(chǎn)開發(fā)，擁有車削中心刀座研發(fā)的核心技術(shù)，是最先開發(fā)制造動力刀座系統(tǒng)的公司之一，為世界知名的機床廠商的車削中心提供原廠配套。

王建明先生介紹了動力刀座的發(fā)展歷程。第一代動力刀座的結(jié)構(gòu)是分體式的，其將刀座的不同部分分成不同模塊安裝后再拼合在一起，剛性不好、精度受限、轉(zhuǎn)速低（2 000～3 000 r/min）而且扭矩小。第二代動力刀座克服了第一代動力刀座的缺點，將刀座制成一體式，剛性好、精度提高、轉(zhuǎn)速提高（4 000～6 000 r/min）且扭矩為40～70 N?m。

在保持第二代動力刀座剛性和精度的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了新的第三代快換接柄的動力刀座PRECI-FLEX系列。第三代動力刀座重復定位精度高（＜0.005 mm），竄動小（＜0.01 mm），精度比標準彈簧夾頭提高3～4倍，更換速度與傳統(tǒng)徑向刀座相比由20 min減少到1 min，改進后的夾緊剛度提升了4倍，切削參數(shù)至少提升2個等級，工具使用壽命也延長了3～5倍。這一新的里程碑，實現(xiàn)了在一個刀座上快換不同鉆頭、銑刀、絲錐的多種可能性。

王建明先生還分別介紹了VDI與BMT兩種動力刀座接口。VDI的特征為：標準化連接方式，在鋸齒面上用斜楔固定，鋸齒面定位，附加定位銷定位，冷卻液過定位銷孔供給。其優(yōu)點為快速換刀，標準化連接，多供應(yīng)商，選擇范圍廣。但是刀座剛性和在刀塔上固定剛性差，重復定位精度更差，調(diào)整難度大，夾緊力小。

BMT的特征為：連接非標準，4個螺釘固定，扳手安裝，附加孔提供冷卻。與VDI刀座相比，其優(yōu)勢在于刀座剛性好，在刀塔上刀座固定剛性好，有更高的重復定位精度。但其提供商數(shù)量少，非標準化；4個螺釘鎖緊；4個固定螺釘固定在某些特殊設(shè)計的刀座上會產(chǎn)生問題。這些問題有待在新一代動力刀座中得以解決。

桁架式機器人與機械加工自動化——上海承易機電科技有限公司技術(shù)總監(jiān)曾家齊

曾家齊先生詼諧幽默地述說了使用智能機器人進行生產(chǎn)的優(yōu)勢：工作態(tài)度穩(wěn)定；作業(yè)速度穩(wěn)定；出勤時間24 h/日，365 日/年；工資待遇為電費；作業(yè)精度穩(wěn)定；作業(yè)品質(zhì)穩(wěn)定；可搬重量最大為2 500 kg；安全事故減少；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；制造速度穩(wěn)定；生產(chǎn)線無人化。

浙江金石機器人制造有限公司（簡稱“金石機器人”）是一家專業(yè)從事研發(fā)、生產(chǎn)工業(yè)機器人的高新技術(shù)企業(yè)。在2011年1月15日舉辦的“金石機器人第一屆產(chǎn)品展示會暨DRM 1T 重型機械手下線”上，金石機器人展出了自主研發(fā)的SMT、MAG、DRM系列產(chǎn)品，為眾多的制造廠家?guī)砹巳碌慕鉀Q方案，獲得了業(yè)界的廣泛關(guān)注。

SMT系列屬于輕型的機械手系統(tǒng)，采用門式兩軸結(jié)構(gòu)。自主開發(fā)橫梁與滑道一體化的結(jié)構(gòu)，不僅減小了安裝空間，而且還降低了生產(chǎn)成本；強化了滾輪結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)最高速180 m/min的平穩(wěn)運行；機械手可以獨立安裝到地面，簡化機械結(jié)構(gòu)和電控，運行穩(wěn)定，維護方便。該系列機械手系統(tǒng)主要應(yīng)用于進行規(guī)則的圓盤類或棒料類的小型零件的自動化加工，特別適合于加工節(jié)拍短，生產(chǎn)批量大的場合。

MAG系列屬于中型的機械手系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計，各模塊在機械上彼此相對獨立，控制上也是獨立的，可以在一定范圍內(nèi)進行組合而不需要重新設(shè)計和制造。這套系統(tǒng)可以為車床、加工中心進行上下料，也可以為插齒機、磨床、清洗機等其他加工類別的設(shè)備進行上下料，使用MAG系列的機器手模塊可以組建高性價比的自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)。

DRM系列屬于重型機械手系列，最大規(guī)格的抓取能力有2.5 t，主體橫梁采用鋼梁結(jié)構(gòu)，導軌采用矩形的重載導軌，傳動采用齒輪齒條方式，模塊化的設(shè)計，獨立的控制方式，配備用緊急情況下的安全急停裝置，適合于大型設(shè)備和重載的場合使用。

寫在最后

作為近兩年國家新確立的高端裝備制造業(yè)的重點發(fā)展方向之一，智能制造裝備這一名詞頻繁出現(xiàn)于我們眼前，但是大部分人對其了解都比較抽象，但它卻始終與我們的生產(chǎn)制造息息相關(guān)，幾乎可以在每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中加以運用和體現(xiàn)，提高生產(chǎn)效率，降低成本。此次論壇的舉辦意在拋磚引玉，讓更多的國內(nèi)機床工具制造商了解到智能制造裝備的重要性，使得生產(chǎn)過程更加智能化，促進企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提高企業(yè)自身的競爭力。

作為行業(yè)內(nèi)的一本老雜志，機床雜志社《制造技術(shù)與機床》月刊60年如一日深耕于機床工具行業(yè)，對于智能制造裝備的相關(guān)政策內(nèi)容以及最新發(fā)展動態(tài)也高度重視，在此次論壇之后將會陸續(xù)策劃相關(guān)的后續(xù)活動，敬請讀者朋友們關(guān)注。

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