張秀蘭

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新常態(tài)、新發(fā)展——開啟中國“智”造新紀(jì)元

張秀蘭

（北京第二機(jī)床廠有限公司 規(guī)劃發(fā)展部北京 100072）

在北京春暖花開的美好春季，第十四屆中國國際機(jī)床展覽會(huì)（CIMT2015）于2015年4月20日～25日在北京中國國際展覽中心（新館）成功舉辦。本屆展會(huì)是在行業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期背景下舉辦的。本屆展會(huì)的主題是“新常態(tài)、新發(fā)展”，該主題準(zhǔn)確、鮮明的詮釋了目前我國機(jī)床工具產(chǎn)業(yè)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的時(shí)代特征，反映了CIMT2015的展會(huì)背景。

數(shù)控磨床作為機(jī)床工具中的精加工設(shè)備，品種繁多，服務(wù)于各行各業(yè)；一直秉承經(jīng)典風(fēng)格，同時(shí)不斷創(chuàng)新，加速轉(zhuǎn)型升級(jí)，為展會(huì)增添了亮麗的風(fēng)景。此次共有中國、美國、德國、瑞士、意大利、日本、中國臺(tái)灣等9個(gè)國家和地區(qū)的120家知名磨床制造廠商參展。其中境內(nèi)展商78家，境外廠商42家，共展出展品188臺(tái)，創(chuàng)歷屆展會(huì)的新紀(jì)錄。

展品主要以高速、高精、復(fù)合、智能等為主。如：國外的有瑞士Studer展出的KC33萬能內(nèi)外圓磨床、S41萬能外圓磨床；德國哈斯馬格磨床有限公司展出的Multigruid AF數(shù)控磨削中心；HAWEMA-信來科技展出的GRANIT數(shù)控五軸工具磨床；瑞士哈挺磨床集團(tuán)展出的HARDINGE HG-U1000高精密內(nèi)外圓萬能磨床；KELLENBERGER KEL-VERA UR-RS 300/750克林伯格高精密數(shù)控萬能外圓磨床磨床等。

國內(nèi)的有上海機(jī)床廠有限公司展出的MK8432數(shù)控軋輥磨床；北京第二機(jī)床廠有限公司展出的B2-K089雙砂輪架數(shù)控車軸磨床、B2-K1018雙砂輪架數(shù)控隨動(dòng)式數(shù)控曲軸磨床；江西杰克機(jī)床有限公司展出的JKM8320A超高速CBN隨動(dòng)數(shù)控磨床；秦川格蘭德機(jī)床有限公司展出的3MK20機(jī)器人關(guān)節(jié)滾道磨床；富信成機(jī)械有限公司展出的FX-CG-100CNC高精密數(shù)控復(fù)合磨床；北京廣宇大成數(shù)控機(jī)床有限公司展出的MGK2835高精度數(shù)控立式磨床等，這些展品充分展現(xiàn)了磨床行業(yè)的發(fā)展水平。同時(shí)我們也可以看到在復(fù)雜多變的國內(nèi)外環(huán)境形勢(shì)和中國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響下，磨床行業(yè)的發(fā)展變化。

1 技術(shù)不斷創(chuàng)新、新品不斷涌現(xiàn)

當(dāng)前，機(jī)器人、數(shù)字化制造、3D打印、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的重大突破和廣泛應(yīng)用正在重構(gòu)制造業(yè)技術(shù)體系。全球制造業(yè)正面臨制造技術(shù)體系、制造模式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和價(jià)值鏈的巨大變革。發(fā)達(dá)國家紛紛推出一系列戰(zhàn)略舉措，包括德國的工業(yè)4.0、美國的重振制造業(yè)計(jì)劃、日本的I-JAPAN戰(zhàn)略等。為了有效應(yīng)對(duì)新一輪技術(shù)競(jìng)爭，我國提出發(fā)展智能制造，通過提高生產(chǎn)制造過程的自動(dòng)化、智能化、柔性化和綠色化水平，增強(qiáng)快速響應(yīng)市場(chǎng)能力，促進(jìn)制造業(yè)向產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈高端的中國制造2025邁進(jìn)。

從這次展會(huì)上我們也看到了各參展商都在已有的技術(shù)層面上不斷創(chuàng)新，在對(duì)用戶的需求上下功夫，真正以用戶為中心、為用戶提供具體的解決方案，把用戶的體驗(yàn)做到極致。

瑞士Studer展出了S41萬能外圓磨床、S141內(nèi)圓磨床及KC33萬能內(nèi)外圓磨床。其中S41融合新技術(shù)的發(fā)展，確保了靈活性、高精度和短輔助時(shí)間。Studer專有的導(dǎo)軌系統(tǒng)與高精度線性驅(qū)動(dòng)相結(jié)合是S41的優(yōu)勢(shì)之一。它還擁有其他技術(shù)特點(diǎn)：用戶可以在多款砂輪頭架規(guī)格中進(jìn)行選擇。S41可裝配多達(dá)四個(gè)磨削砂輪，幾乎可滿足全面完整加工的所有要求。S41是一款新一代的數(shù)控萬能內(nèi)外圓磨床。在該款磨床上擁有多項(xiàng)值得引以為豪的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如具有專有革命性技術(shù)的Studer導(dǎo)軌系統(tǒng)，配有直線電機(jī)的高精度軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，超快速度的B軸直接驅(qū)動(dòng)，比以往更多選擇的砂輪頭架配置形式。

Studer磨床采用模塊化的設(shè)計(jì)理念，機(jī)床各個(gè)部分的完美設(shè)計(jì)、高精制造以及各部件之間的完美配合，可實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)靈活多樣的選項(xiàng)配置，為用戶提供了更多的選擇。這款機(jī)床讓我們對(duì)磨床有了新的理解。

圖1 瑞士Studer萬能外圓磨床

國內(nèi)磨床廠商致力于研發(fā)和生產(chǎn)各種高精度數(shù)控磨床，以最大程度滿足用戶需求，以科技為先導(dǎo)，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，堅(jiān)持走自主技術(shù)產(chǎn)權(quán)之路。不斷創(chuàng)新。其中高精度臥式數(shù)控雙端面磨床是國家重大專項(xiàng)，項(xiàng)目中設(shè)計(jì)并生產(chǎn)的針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿加工的專用設(shè)備。此設(shè)備采用了自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的靜壓砂輪主軸、靜壓直線導(dǎo)軌、圓盤式進(jìn)料機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)上料機(jī)構(gòu)等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。機(jī)床為兩臥式砂輪相對(duì)分布結(jié)構(gòu)。砂輪主軸和進(jìn)給導(dǎo)向?yàn)橐后w靜壓結(jié)構(gòu)。主軸箱可在床身上進(jìn)行角度微調(diào)。砂輪軸通過高精度絲杠實(shí)現(xiàn)水平運(yùn)動(dòng)，可同時(shí)對(duì)工件兩端面進(jìn)行磨削。兩砂輪中部安裝有工件送料盤和進(jìn)出料滑道。砂輪修整器為擺動(dòng)搖臂式，可同時(shí)對(duì)兩砂輪磨削面進(jìn)行修整。

圖2 高精度臥式數(shù)控雙端面磨床

2 機(jī)床的成線配套、智能化迅猛發(fā)展

隨著用戶需求不斷升級(jí)和現(xiàn)代科技手段的推廣應(yīng)用，機(jī)床廠家為用戶提供產(chǎn)品的成線配套能力及自動(dòng)化、智能化程度也在快速提升。在本屆展會(huì)上北京第二機(jī)床廠有限公司展出三臺(tái)設(shè)備，其中一臺(tái)是目前鐵路行業(yè)應(yīng)用廣泛的B2-K089雙砂輪架數(shù)控車軸磨床，另外兩臺(tái)是針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)的特點(diǎn)，為用戶提出具體的工藝解決方案，配置的B2-K1018雙砂輪架隨動(dòng)式（切點(diǎn)跟蹤）曲軸磨床和B2-6008曲軸砂帶拋光機(jī)，最大限度的提高產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備的利用率。曲軸精加工工藝流程為：磨削曲軸止推面→磨削曲軸主軸頸→磨削曲軸連桿頸→磨削曲軸大小端→曲軸軸頸及端面超精加工。由于生產(chǎn)效率要求高，因此要求設(shè)備應(yīng)做到自動(dòng)化連續(xù)加工且加工精度穩(wěn)定。機(jī)床在研發(fā)設(shè)計(jì)、制造過程中需滿足高剛度、高精度、高效率切點(diǎn)跟蹤磨削的要求；曲軸主軸頸和連桿頸的磨削工藝系統(tǒng)及軟件等技術(shù)難點(diǎn)，采用了大量的高新技術(shù)，如曲軸軸頸圓度誤差測(cè)量系統(tǒng)、超高速靜壓主軸、液壓隨動(dòng)支撐中心架、后移動(dòng)靜壓伺服驅(qū)動(dòng)砂輪架以及曲軸磨削控制軟件等，在國內(nèi)均屬首次研發(fā)應(yīng)用。

B2-K1018雙砂輪架數(shù)控跟隨式曲軸磨床是在多年數(shù)控磨床設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)、消化吸收，創(chuàng)新研制的具有國際先進(jìn)水平的數(shù)控曲軸磨床。主要特點(diǎn)是機(jī)床采用先進(jìn)的跟隨擺動(dòng)式磨削連桿頸技術(shù)，通過兩個(gè)砂輪架進(jìn)給軸（X1、X2軸）與工件回轉(zhuǎn)軸（C1、C2軸）聯(lián)動(dòng)配合裝置實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制，可以同時(shí)磨削曲軸兩個(gè)任意相位的連桿頸，也可同時(shí)磨削一個(gè)連桿頸和一個(gè)主軸頸或兩個(gè)主軸頸。徹底解決傳統(tǒng)偏心夾具式曲軸磨床加工柔性差，調(diào)整復(fù)雜的缺點(diǎn)。可實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成對(duì)曲軸連桿頸、主軸頸、止推面的批量精密加工，是曲軸零件批量加工的精良設(shè)備，操作簡便、性能可靠、加工精度高。工作精度達(dá)到：圓度：0.003 mm；縱截面直徑一致性：0.004 mm；粗糙度：a0.32 μm。

B2-6008曲軸砂帶拋光機(jī)是在多年生產(chǎn)砂帶拋光機(jī)的基礎(chǔ)上，吸取國外先進(jìn)技術(shù)開發(fā)的專用于曲軸零件外圓拋光加工的機(jī)床。該機(jī)床結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)先進(jìn)、性能完善，具有加工精度高、效率高的特點(diǎn)。曲軸經(jīng)超精加工后表面粗糙度a≤0.2 μm，零件表面質(zhì)量得到極大改善。

現(xiàn)在國內(nèi)可以從單臺(tái)設(shè)備提供向成線提供轉(zhuǎn)變，在成線提供過程中，設(shè)計(jì)開發(fā)了適應(yīng)生產(chǎn)線加工使用的液壓上下料裝置，提高了設(shè)備的自動(dòng)化水平。通過了解用戶需求，對(duì)加工工藝方案進(jìn)行科學(xué)構(gòu)造，選用相應(yīng)的精加工設(shè)備、合理配置、成線提供，使曲軸生產(chǎn)線精加工工藝流程設(shè)置更趨合理，零件加工精度穩(wěn)定可靠。全線加工設(shè)備安裝使用規(guī)范統(tǒng)一，生產(chǎn)線生產(chǎn)準(zhǔn)備、使用維護(hù)簡化，降低生產(chǎn)線運(yùn)營成本。

3 隨動(dòng)磨削技術(shù)的應(yīng)用

曲軸作為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，是汽車、船舶制造工業(yè)的關(guān)鍵零件之一。由于曲軸加工工序多，精度要求高，其加工質(zhì)量直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和車輛、船舶的壽命及功能的要求。我國發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)曲軸零件的精加工一直采用著傳統(tǒng)的磨削方法：工件需要多次定位，故存在多次定位的誤差，導(dǎo)致產(chǎn)品精度低。主軸頸和連桿頸分兩道工序加工，需要進(jìn)行兩次裝夾，輔助時(shí)間長，加工效率低，且需要兩臺(tái)磨床，設(shè)備的投資大，占地面積大，對(duì)廠房的投入高；加工不同品種的曲軸時(shí)，需要更換偏心夾頭，當(dāng)曲軸更新升級(jí)時(shí)，需要重新設(shè)計(jì)制造偏心夾具，其費(fèi)用高并花費(fèi)大量的機(jī)床調(diào)整時(shí)間，尤其是靠傳統(tǒng)夾具很難來保證其精度要求。

隨動(dòng)磨削是近年來隨著磨削技術(shù)和數(shù)控技術(shù)（特別是伺服驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)）等的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型工序集中式的曲軸類零件的磨削加工方法。該磨削方法提出以曲軸的主軸頸定位，以主軸頸中心連線為回轉(zhuǎn)中心，一次裝夾依次磨出主軸頸和連桿頸。其中主軸頸的磨削方式與現(xiàn)有的主軸頸磨床上磨削主軸頸的方式相同，而磨削連桿軸頸的實(shí)現(xiàn)方式為：通過采用計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，根據(jù)建立的連桿軸頸磨削運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，控制砂輪的橫向進(jìn)給（軸）和工件回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（軸）聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)，以保證連桿頸的磨削精度和表面質(zhì)量。隨動(dòng)磨削是高性能的數(shù)控系統(tǒng)及控制技術(shù)等在曲軸工件的高精度高柔性磨削加工中與精密技術(shù)、磨削加工工藝等交叉、綜合應(yīng)用的產(chǎn)物。它克服了現(xiàn)有曲軸零件磨削方式的缺點(diǎn)，即：不需要兩次定位，只需一臺(tái)磨床，一次裝夾（對(duì)于不同的連桿頸，只需轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度以保持每次磨削的起始位置一致）的條件下就能依次完成對(duì)主軸頸和連桿頸的磨削，因此，容易保證加工精度，大大減少了輔助時(shí)間，對(duì)設(shè)備、廠房的投資也可大大減小。同時(shí)又由于采用全數(shù)控磨削的加工方式，在對(duì)不同型號(hào)的曲軸（不同的幾何尺寸和曲拐分布方位及曲拐數(shù)）進(jìn)行磨削時(shí)，不必另外設(shè)計(jì)制造相應(yīng)的偏心夾具就可以很方便地通過重新設(shè)定相應(yīng)的幾何參數(shù)，由建立的隨動(dòng)磨削加工運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算生成新的數(shù)控加工代碼，實(shí)現(xiàn)曲軸的高柔性磨削加工。隨動(dòng)磨削技術(shù)具有高精度、高柔性、高效率的特點(diǎn)，代表了當(dāng)今曲軸磨削加工方法的發(fā)展方向。本次展會(huì)上隨動(dòng)磨削技術(shù)也得到了充分的展示。

結(jié)語

通過CCMT2015展會(huì)我們看到企業(yè)在新形勢(shì)下的變化，與此同時(shí)，世界新一輪的工業(yè)革命正在加速推進(jìn)，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的興起正在顛覆著傳統(tǒng)制造業(yè)的模式，基于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的“智能制造”正在悄然興起，全球工業(yè)生產(chǎn)的組織方式和競(jìng)爭規(guī)則正在發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。這一些列的變革要求機(jī)床制造業(yè)的發(fā)展要適應(yīng)中國經(jīng)濟(jì)的新常態(tài)，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級(jí)，從要素驅(qū)動(dòng)、投資驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展變化，我國機(jī)床行業(yè)的競(jìng)爭，形成以高品質(zhì)、高品位和高端個(gè)性化定制為核心，以成套裝備解決方案和售前、售后聯(lián)動(dòng)服務(wù)為優(yōu)勢(shì)的市場(chǎng)化運(yùn)營模式。工業(yè)4.0是大數(shù)據(jù)革命，在云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代背景下，對(duì)企業(yè)進(jìn)行智能化、工業(yè)化相結(jié)合的改進(jìn)升級(jí)，是中國企業(yè)更好地提升和發(fā)展的一條重要途徑。