当代数控机床孕育着新的革命性突破

闲庭信步

当代数控机床孕育着新的革命性突破

　　当今世界科学技术发展日新月异，正孕育着新的革命性突破。加工技术进入亚微米、纳米级超精加工时代，网络化制造技术方兴未艾，绿色制造正在兴起，以数控机床为技术平台的数字化制造提升了智能制造的新阶段，技术集成和技术复合已成为数控机床技术最活跃的发展趋势之一。

　　中国要成为机床强国，还有一段很长的路要走。在探索未来趋势时，不要只认为国外的机床新产品就是趋势，知其然不知其所以然。从社会、经济发展的大趋势来看，机床作为生产工具和用能产品，其产品创新今后若干年的焦点可以概括为以下4个方面:

　　(1)生态机床。绿色制造是可持续发展的前提。

　　什么是绿色生态机床呢?绿色生态机床的愿景应该具有以下几个特点:机床主要零部件由再生材料制造，机床的重量和体积减少50%以上，通过减轻移动部件质量、降低空运转功率等措施使功率消耗减少30%~40%，使用过程中的各种废弃物减少50%~60%，保证基本没有污染的工作环境，报废后机床的材料100%回收。

　　绿色生态机床提出的全新理念是:减少机床的重量，节省材料，同时降低机床使用时的能源消耗。

　　机床必须体现节能减排、以整体效益为本的评价标准。多年来，精度、速度、功率等测度的机床能力指标是机床产品的主要追求目标。当前在阻止环境恶化的压力下，工业生产需要全方位地降低对环境的负面影响，机床的发展方向也应该从提高能力指标转变为提高效益指标，以更少投入获得更多产出。

　　机床绿色化的主要途径是:采用新结构和新材料，减轻移动部件质量，达到节能;采用干切削和MQL实现减排，注意排屑路径畅通，热移除迅速，保证不由于采用干切削和MQL而造成机床热变形，影响加工精度。

　　(2)聪明机床。基于互联网和计算机技术的智能化是机床进一步延伸人的脑力的体现。智能化可以提高机床工作的稳定性和可靠性。聪明机床能借助各种传感器对自己的状态进行监控，自行分析机床状态、加工过程以及周边环境有关的信息，然后自行采取应对措施来保证最优化的加工。换句话说，机床已经进化到可发出信息和自行进行思考及调节。例如，能减小振动的主动振动抑制，能控制热位移的智能热屏障，能防止部件碰撞的智能安全屏障，语音提示和短信通知以及按照加工要求帮助选择切削参数等。

　　聪明机床其实是一个完整的加工系统，而该加工系统的实质又是制造系统的网络化和智能化。

　　系统动态优化。将相关工艺过程和设备知识集成后进行建模，进行系统的动态性能优化。

　　设备自适应化。开发新的测量方法、模型和标准，在运行状态下对机床状态监控，借助在线测量、传感和实时分析进行自我诊断和误差补偿，提高机床的工作性能。

　　采用新一代数控系统。与STEP-NC兼容的接口和数据格式，使基于CAD模型的机器控制能够无缝运行。

　　在加工过程中直接测量刀具磨损和工件精度的方法。

　　(3)客户化。从大批量生产向大规模定制转变是制造业总趋势，机床产业也不例外。当好用户的工艺师、为用户创造价值不是一句空话，用户生产的产品是不同的，对机床设备的要求也当然各异。例如，复合加工机床的目标是一个复杂工件在一台机床上加工完毕，不同工件有不同的工艺过程和加工方法，复合机床的配置就应该有所不同。可以预见，相当一部分只专注生产和销售传统通用机床的企业将被为用户提供模块化、可重构、柔性化的全面解决方案的竞争者逐步取代。

　　为了争取更大的销售亮点，国外公司将服务经济的理念用于机床的销售中，传统的机床维修保养服务受到不同的冲击，从而发生了很大的变化。传统的数控机床维修服务已经拓展到怎样帮助用户创造价值，提高生产力，达到效益最大化。为客户设计解决方案，才是共同发展的基本战略。

　　我们要把服务经济与制造销售相结合，并改变机床行业的营运模式。机床企业必须结合技术、服务、管理和成本来保持竞争力，以技术决定实力、服务决定优势、管理和成本来决定效益。用户需要什么，企业就要以用户需求为中心，特别是把握市场前瞻性需求，满足市场新变化，形成全方位的服务能力，提供成套成线产品及全面解决方案，逐步实现承担工程总承包项目。

　　(4)软硬结合。传统的机床制造商在销售机床产品时通常不提供软件产品，即使是数控机床，其数控系统的软件也是由系统供应商植入数控系统之中，并非由机床制造商提供。随着机床加工对象的形状越来越复杂、数控机床的功能不断扩展、控制轴数的逐渐增加，要充分发挥机床的最大效益、保证用户以最高的工艺安全性和高效率地进行加工，就必须依靠软件的支持。

　　在互联网物流网的今天，机床不仅是一台生产设备，更是工厂网络中的一个接点。在网络中，机床能够与生产管理系统、刀具和物料管理系统，甚至与机床、刀具供应商建立联系，自动处理生产中出现的问题。

闲庭信步

　　近年来，智能制造装备概念在国内不断兴起，国家层面，在《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》、《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》等重要发展规划中均明确提出要重点发展智能制造装备;地方上，各级政府也开始积极探索扶植培育智能制造装备产业。究竟什么是智能制造装备?智能制造装备包括哪些具体的产品和产业?国内智能制造装备的发展趋势如何?本文旨在和大家交流对智能制造装备的一些分析和看法。
　　
　　智能制造装备的内涵及定义
　　
　　装备制造业作为国民经济发展和国防建设的基础性产业，是各行业产业升级、技术进步的重要保障，是国家综合实力和技术水平的集中体现。发展高端装备制造对提升中国制造业核心竞争力、带动产业结构优化升级具有重要战略意义。智能制造装备是在融合现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现设计过程、制造过程的智能化，将有效提升海洋工程、高铁、大飞机、卫星等其它高端装备行业以及国民经济其它制造行业的研发及生产制造水平。
　　
　　2010年10月国务院下发的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将高端装备制造业纳入其中，全面开展智能制造技术研究将是发展高端装备制造业的核心内容和促进我国从制造大国向制造强国转变的必然。2012年7月颁布的《智能制造装备产业“十二五”发展规划》将智能制造装备明确定义为“具有感知、决策、执行功能的各类制造装备的统称”。
　　
　　智能制造装备发展现状
　　
　　近十年来，中国智能制造装备产业发展迅速。一方面，形成了一定的经济规模。据不完全统计，2011年智能制造装备产业销售额已突破4000亿元以上；另一方面，形成了一批重点产品，如高速精密加工中心、重型数控镗铣床、3.6万吨黑色金属垂直挤压机等相继研制成功并投入应用，其中高端立卧车铣复合加工中心采用了国产总线式高档数控系统，打破了国外在这一领域长期的垄断；百万千瓦超超临界火电机组、年产45万吨合成氨、轨道交通等多项重大工程项目也采用了国产数字控制系统(DCS)；大型轴流式压缩机组、离心式压缩机组、施工机械等陆续实现了远程监控和维护诊断，实现了智能化和网络化。
　　
　　目前，国内的智能制造装备主要分布在工业基础发达的东北和长三角地区。以数控机床为核心的智能制造装备产业的研发和生产企业主要分布在北京、辽宁、江苏、山东、浙江、上海、云南和陕西等地区。近年来，辽宁与陕西的发展令人瞩目。同时，工业机器人将是未来智能制造装备发展的一个新热点，北京、上海、广东、江苏将是国内工业机器人应用的主要市场。此外，关键基础零部件及通用部件、智能专用装备产业在河南、湖北、广东等地区也都呈现较快的发展态势。
　　
　　智能制造装备的发展趋势
　　
　　在“十二五”期间乃至更长一段时期内，智能制造装备将是国家推动工业经济转型升级，发展高端装备制造的重点任务，而离散型工业以及各种装备制造中的控制系统等关键部件将成为未来智能制造装备的发展重点。2012年5月，国家工信部下发《智能制造装备发展专项2012年实施指南》，其中，九大类发展专项都是围绕目前工业领域中重点行业制造过程优化及结构升级。国家将继续围绕国民经济重点产业发展及战略性新兴产业培育和发展的需要，通过智能化高端装备、制造过程智能化技术与系统、基础技术与部件的研发、示范应用及产业化，提高高端装备、技术与系统的自主率，带动我国制造业技术升级，实现制造业高效、安全及可持续发展。