新時期汽車制造業對數控機床的要求與考驗

神龍汽車有限公司 李道國

新時期汽車制造業對數控機床的要求與考驗

神龍汽車有限公司 李道國

中國汽車市場的巨大變化，使汽車制造業變得空前的繁榮。一些汽車生產廠家一方面需要不斷擴充新的生產線，補充產能；另一方面需要對老的生產線進行改造，提高生產能力。汽車制造業的繁榮為機床制造行業創造一定機會的同時，也對其提出一定的要求甚至是考驗。從目前汽車行業的裝備技術情況來看，國內數控機床與國外還存在著較大差距，這主要表現在國內裝備技術的設計能力不足，設備的可靠性和穩定性等方面明顯處于劣勢。因此，在汽車制造行業，國內機床往往只局限于簡單工藝的加工或復雜工藝的粗加工。這種局面無疑極大的刺激了國內機床制造行業的發展，當然也為整個機床制造行業提出了更新更高的要求。總的來說主要表現在以下幾個方面：

1．機床設計理念的不斷創新

國內數控機床設計模式往往是先有標準產品，然后去尋找用戶，往往需要用戶去 “適應”自己的產品，而不能針對用戶的需求進行靈活的設計和更改。同時，在機床設計時科技含量不高，表現為機電相對分離，機械、電氣、液壓、氣動不能巧妙融合，創新意識不夠，機電一體化方面欠缺，產品缺乏競爭優勢。尤其在高端產品如加工中心、高速加工中心、機器人等方面，設計制造能力和技術經驗更顯不足。因此，如果要在汽車行業發展壯大，機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相應產品，逐步形成系列化、模塊化的數控機床產品，從而不斷滿足汽車零部件生產的需要。

2．提高整條生產線的設計制造能力

新時期，大規模和集成化將成為汽車制造業生產的主要特點。因此，數控機床制造商作為汽車零部件生產線的主機供應商，不僅要重視主機的設計制造，還要高度重視構成生產線各敏捷、柔性單元的開發，如特殊夾具、機械手、輸送裝置、機器人等，使主機設備很好的融合到整條生產線中去。同時，整條生產線自動化控制方案的合理與否，自動化信息系統是否滿足現場生產的柔性需求，直接決定了生產系統能否穩定、高效運行。它反映了高科技在汽車零部件制造方面的應用，也是現代數控機床系統供應商的核心競爭力所在。在這一方面，國內供應商考慮較薄弱，國外生產線則具有明顯的優勢。

3．系統控制方式的不斷優化

數控機床尤其是加工中心、高速加工中心的控制方式直接決定機床的穩定性和可靠性。CNC系統的功能、伺服系統的響應速度和穩定性、伺服電機的鈕矩特性等必須滿足相應的工藝要求，同時能夠根據負載情況對系統參數進行優化。控制方式還必須保證機床具有良好的動態特性和靜態特性。必要時采用雙軸同步控制，如雙X軸等。控制系統要求穩定成熟，一般采用全數字式數控系統，如SIEMENS 840D、FANUC 18i/31i數控系統等。高速加工中心還采用電主軸、直線電機等先進的機電一體化產品。

4．控制精度的不斷提高

數控機床的控制精度與數控位置環的結構密切相關，普通數控機床一般采用半閉環的控制方式，而加工中心必須采用全閉環的控制方式，用光柵尺作為位置檢測元件。同時能夠對零件實行自動補償。磨床還必須應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．機床具有卓越的穩定性和可靠性

機床的穩定性和可靠性指標，反映了整個機床或自動線連續生產無故障的能力。它涉及到機床方方面面的細節，包括輔助裝置和自供給裝置、防護裝置等的穩定性和可靠性。機床的穩定性和可靠性對汽車制造行業來說十分重要，可靠性影響了生產線的開動率。而開動率對于大規模生產的汽車工業來說是非常重要的，它直接決定生產線的RS值 （產出效率），也決定了生產線的運行成本。隨著精益生產管理模式的不斷推進，高效率和低成本是考核生產線能力的兩個重要指標。在生產任務繁忙的時候，一般要求生產線人停機不停，機床24小時連續運轉，只需要在較短時間內進行必要的保養和維護。因此機床設計廠家必須慎重考慮，選擇可靠的控制方式和優質元器件，從設備的各個部件和各個環節入手提高設備穩定性和可靠性，樹立機床的品牌形象。這方面國外機床明顯優于國內。一些進口機床，故障率很低，元器件使用十幾年都不用更換，為企業創造較高經濟效益的同時，也贏得了用戶的口碑。

6．設備的可操控性和可維修性

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

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

7．良好的安全性

設備的安全性包括人身安全和設備安全兩個方面，二者缺一不可。人身安全的設計應該充分體現 “安全第一”和 “以人為本”的思想。設備安全，則是設備自我保護能力的體現，包括對機床不合理操作的保護和控制系統出現失控后的自我保護等方面。

8．機床具有保護環境和適應環境的能力

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

總之，汽車制造業的快速發展，一方面依耐于裝備技術的支撐，另一方面也對裝備制造業提出一定的要求和考驗。相信國產數控機床制造商只要真正樹立以用戶為中心的市場理念，堅持持續改進、不斷創新的思想，不斷提高設備可靠性和裝備技術科技含量，完全有能力制造出滿足汽車生產要求的高質量、高標準的數控機床以及高速加工中心、機器人、柔性制造系統等高端產品，國內汽車制造商完全采用國產機床生產汽車一定指日可持。