组合机床行业现状与发展思考

组合机床行业现状与发展思考Present State and Development of Modular Machine Tool Industry

大连组合机床研究所 李秀敏

[摘要]　综述了国内组合机床技术装备的现状和行业的发展方向,并提出了作者的一些观点。

关键词:组合机床　制造技术　成套工艺装备　发展思路　技术创新

[ABSTRACT]　Present state and development di2 rection of modular machine tool technology and equip2 ment at home and abroad are summarized.Some con2 cepts of the author are set forth.

K eyw ords:Modular machine　Manufacturing technology　Set of technical equipment and tooling　Development thinking　T echnological innovation

我国加入WTO以后,制造业所面临的机遇与挑战并存。组合机床行业企业适时调整战略,采取了积极的应对策略,出现了产、销两旺的良好势头,截至2002年9月份,组合机床行业企业仅组合机床产品一项,据不完全统计产量已达800余台,产值达3个亿以上,较2001年同比增长了10%以上,另外组合机床行业工业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交货值等经济指标均有不同程度的增长,新产品、新技术较去年均有大幅度提高,可见行业企业运营状况良好。

1　行业企业产品结构的变化

组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备,随着我国加入WTO后与世界机床行业进一步接轨,组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年的企业生产情况看,数控机床与加工中心的市场需求量在上升,而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势,中国机床工具工业学会的《机床工具行业企业主要经济指标报表》的统计数据显示,仅从几个全国大型重点企业生产情况看,2000年生产数控机床590台,产值10731万元,生产加工中心118台,产值4601万元;2001年生产数控机床685台,产值17969万元,生产加工中心129台,产值5760万元;而2002年,截至9月份,数控机床、加工中心产量、产值已接近2001年全年水平,故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。2　行业企业体制的快速转变

“九五”后期,在组合机床行业企业的50余家组合机床分会会员中,仅有两家企业实行了股份制改造,一家企业退出国有转为民营,其余都是国有企业。而从2001年至今,不到两年的时间里,就先后有十几家企业实行股份制改造,一些小厂几乎全部退出国有转为民营,现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造,转制已势不可挡,“民营经济在经历了从被歧视、被藐视到不可小视和现在的高度重视4个阶段后,焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。

3　组合机床技术装备现状与发展趋势

组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用,因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制,它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件(近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额),完成钻孔、扩孔、铰孔,加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台,在孔内镗各种形状槽,以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台式组合机床等;随着技术的不断进步,一种新型的组合机床———柔性组合机床越来越受到人们的青睐,它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换,配以可编程序控制器(PLC)、数字控制(NC)等,能任意改变工作循环控制和驱动系统,并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外,近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机(清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线)等在组合机床行业中所占份额也越来越大。

由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品,是根据用户特殊要求而设计的,它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装

14

专题综述

航空制造技术

配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后,国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大,并使产品生产成本提高。因此,市场要求我们不断开发新技术、新工艺,研制新产品,由过去的“刚性”机床结构,向“柔性”化方向发展,满足用户需求,真正成为刚柔兼备的自动化装备。

现仅就近几年大连组合机床研究所研制的组合机床及其自动线对目前我国组合机床及其自动线装备技术的基本情况进行说明。

(1)为某冰箱压缩机厂提供的ZHS -1283冰箱压缩机外支撑八工位回转工作台组合机床,见图

1。镗孔精度<9.097mm ±0.004mm ,表面粗糙度R a 0.8μm ,节拍时间26s (2件),采用交流伺服滑台,HSK 接杆,主轴带中孔冷却液通道,全封闭防护

。

图1　压缩机外支撑八工位回转工作台组合机床

Fig.1　Modular machine tool with 82station rotary

table for compressor outside supports (2)ZHS -XU86凸轮轴轴承盖加工自动线是为某汽车公司研制的用于30万辆轿车生产的高精度、高生产率、多品种数控自动线,见图2。该线采用多种先进技术:可控扭矩夹紧扳手、气浮输送、电液比例阀、高精

度空心锥柄接杆、高密度材料镗杆、数控精密十字滑台、分布式控制系统与监测系统、故障诊断及显示系统、大流量冷却排屑和全封闭防护系统,节拍38s 。

图2　ZHS -XU86

凸轮轴轴承盖加工自动线Fig.2　Automatic line for machining bearing

cap of ZHSXU 86camshaft

(3)UD80型换刀换箱柔性加工单元,见图3。该单元是一种高效、高精度与高柔性的数控机床,机床有5个坐标,交换托板尺寸为800mm ×800mm ,刀库容量60,120,180任选,箱库容量12个,能在一次装夹下完成铣、钻、铰、攻丝、镗孔、镗车等工序的单轴加工和多轴加工,适合中大批量生产规模的箱体零件和成组杂件的加工,也适用于中小批量多品种零件的生产。

(4)为某航空动力机械公司生产的柔性生产线的物流输送系统。该系统采用了链式摩擦轮滚道、电动图3　UD80型换刀换箱柔性加工单元Fig.3　UD80type flexible machining cell for tool

changing and box changing 滚筒、托盘自动识别、计算机生产调度等技术,可实现被输送零部件的定向、定位、升降、回转,通过编码识别及计算机的生产调度实现无序混流输送等。

上述组合机床代表了目前我国组合机床装备较高的技术水平,但随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高,高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业,因此组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面,加强数控技术的应用,提高组合机床产品数控化率;另一方面,进一步发展新型部件,尤其是多坐标部件,使其模块化、柔性化,适应可调可变、多品种加工的市场需求。从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉,在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中,超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析,机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心,主轴转速10000～20000

2

4专题综述

2003年第4期