機(jī)床自動(dòng)化程度的提升與應(yīng)用

■北方重工集團(tuán)重大部件加工分公司 （遼寧沈陽 110141） 何海洋

機(jī)床自動(dòng)化程度的提升與應(yīng)用

■北方重工集團(tuán)重大部件加工分公司 （遼寧沈陽 110141） 何海洋

摘要：本文分析了機(jī)床自動(dòng)化技術(shù)在經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的發(fā)展現(xiàn)狀，討論了機(jī)床自動(dòng)化程度的提升與應(yīng)用，并對(duì)機(jī)床自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)做出了展望。

機(jī)床自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，極大推動(dòng)了我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。機(jī)床是組成機(jī)械制造系統(tǒng)的最基本設(shè)備，它是由零件機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)所決定的，并與相應(yīng)的工藝裝備組成不同類型的加工工藝系統(tǒng)。各加工工藝系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立的，只有通過工件運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)才能使之成為有機(jī)的整體。

1. 企業(yè)機(jī)床自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀

北方重工重大部件加工公司隸屬于北方重工集團(tuán)有限公司，是具有自主經(jīng)營(yíng)、獨(dú)立核算和自計(jì)盈虧的經(jīng)濟(jì)實(shí)體，擁有產(chǎn)品營(yíng)銷、生產(chǎn)制造和質(zhì)量保證等集團(tuán)授予的權(quán)利，有完整的工藝、試驗(yàn)、檢測(cè)手段以及完整的生產(chǎn)加工體系和用戶服務(wù)體系。大件公司擁有一個(gè)數(shù)控加工編程中心、兩個(gè)機(jī)加工車間，一個(gè)機(jī)修車間和一個(gè)工裝輔具車間。公司通過了ISO9001質(zhì)量管理體系、ISO14001環(huán)境管理體系、GB/ T28001職業(yè)健康安全管理體系和ISO10012測(cè)量管理體系四項(xiàng)“一體化”認(rèn)證。

大件公司擁有4m×8m、5m×16m（13m、17m）數(shù)控龍門銑，8m×20m和10m×40m數(shù)控車銑加工中心，數(shù)控φ200mm鏜、φ250mm鏜、φ260mm鏜和數(shù)控1680臥車、數(shù)控6.3m、10m立車，以及18m龍門銑和捷克φ200mm鏜等21臺(tái)大型數(shù)控機(jī)床。

年生產(chǎn)能力：工業(yè)總產(chǎn)值2.1億元，其中，機(jī)械加工產(chǎn)值（加工制造費(fèi)）8 000萬元；最大起重能力500t，可承攬加工工件最大重量500t，加工最大回轉(zhuǎn)體類工件直徑16m，加工最大銑削、鏜削類工件外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）20m×10m×6m。主要服務(wù)于隧道工程、冶金、礦山、煤炭、電力、建材、港口、化工、工程成套和環(huán)保等行業(yè)，以及軍工、核電等領(lǐng)域的重大技術(shù)裝備中的重、特大型零部件的加工制造等。

公司經(jīng)過多年的努力，機(jī)床設(shè)備有了重大變化，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)提供了大量的基礎(chǔ)工藝裝備，為國(guó)家的現(xiàn)代化進(jìn)程做出重要貢獻(xiàn)。數(shù)控機(jī)床占有率達(dá)到100%，自動(dòng)化程度提高，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

2. 公司機(jī)床自動(dòng)化的適應(yīng)性

為了實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化，就要求加工設(shè)備和加工系統(tǒng)具有高度的適應(yīng)性或靈活性。“柔性制造系統(tǒng)（FMS）”便是隨著數(shù)控（NC）技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而興起的。

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是與制造有關(guān)的、企業(yè)內(nèi)部和外界所有部門功能信息處理的綜合利用，以獲得產(chǎn)品計(jì)劃和制造所需的工程功能和組成功能的集成，并借助適當(dāng)?shù)慕涌凇?shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到信息資源在部門間的共享。

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的主要任務(wù)是進(jìn)行企業(yè)內(nèi)部和外部信息流的集成。它可以被看成是由4個(gè)子系統(tǒng)和一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成的系統(tǒng)。子系統(tǒng)由管理信息系統(tǒng)（MIS）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）、生產(chǎn)過程控制和管理系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制與管理、在線測(cè)試和過程的故障診斷、過程中的數(shù)據(jù)采集并反饋至有關(guān)子系統(tǒng)，以便決策機(jī)構(gòu)作出相應(yīng)的反應(yīng)。

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫是一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫。它利用一個(gè)統(tǒng)一的分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，把中央數(shù)據(jù)庫和地區(qū)數(shù)據(jù)庫整理和控制起來，達(dá)到整個(gè)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性、一致性和共享性。

3.企業(yè)“機(jī)器換人”難點(diǎn)

制造業(yè)中，已經(jīng)初步出現(xiàn)了機(jī)器換人的現(xiàn)象，所謂機(jī)器換人現(xiàn)象就是把機(jī)器視覺技術(shù)引入到生產(chǎn)線當(dāng)中。機(jī)器視覺技術(shù)，就是利用機(jī)器來替代人工視覺，賦予機(jī)器眼睛和大腦。在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。

鼓勵(lì)招工難的企業(yè)機(jī)器換人，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，機(jī)器換人是制造轉(zhuǎn)型升級(jí)最佳途徑，但是這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程并不能一蹴而就。工業(yè)機(jī)器人雖然在很大程度上能給企業(yè)帶來紅利，但是傳統(tǒng)的人工做工并不能被完全代替。

機(jī)器換人存在著五大難題：①企業(yè)對(duì)機(jī)器換人的認(rèn)識(shí)不夠深入。②資金和人才成為制約企業(yè)機(jī)器換人的兩大主因。③已引進(jìn)設(shè)備的使用率有待提高。④缺乏專業(yè)化服務(wù)機(jī)構(gòu)。⑤某些關(guān)鍵共性技術(shù)亟需攻克。

企業(yè)的老技術(shù)工對(duì)于一個(gè)企業(yè)來說都是“寶貝”一樣的存在，就算是機(jī)器換人也不可能換掉這部分人，也就意味著，目前機(jī)器換人換掉了也只是部分可有可無的人。在這樣的過度階段，想不被機(jī)器人換掉就要通過自身學(xué)習(xí)，不成為可有可無的人，企業(yè)應(yīng)建立健全的人才培養(yǎng)機(jī)制。

8m×20m車銑復(fù)合機(jī)床

4. 數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）個(gè)性化發(fā)展趨勢(shì)：①高速化、高精度化、高可靠性：提高進(jìn)給速度與提高主軸轉(zhuǎn)速。②復(fù)合化：數(shù)控機(jī)床的功能復(fù)合化的發(fā)展，其核心是在一臺(tái)機(jī)床上要完成車、銑、鉆、攻螺紋、絞孔和擴(kuò)孔等多種操作工序，從而提高了機(jī)床的效率和加工精度，提高生產(chǎn)的柔性。③智能化：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便等方面的智能化；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化；還有如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等，以及智能診斷、智能監(jiān)控等方面的內(nèi)容，方便系統(tǒng)的診斷及維修。

（2）個(gè)性化是市場(chǎng)適應(yīng)性發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)今的市場(chǎng)，國(guó)際合作的格局逐漸形成，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不斷升級(jí)，用戶的個(gè)性化要求日趨強(qiáng)烈，專業(yè)化、專用化和高科技的機(jī)床越來越得到用戶的青睞。

（3）開放性是體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)。新一代數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)核心是開放性。開放性有軟件平臺(tái)和硬件平臺(tái)的開放式系統(tǒng)，采用模塊化，層次化的結(jié)構(gòu)，并通過形式向外提供統(tǒng)一的應(yīng)用程序接口。

5.結(jié)語

在短期來看機(jī)器換人是滿足了企業(yè)的用工荒，一場(chǎng)“機(jī)器換人”的自動(dòng)化革命正如火如荼地進(jìn)行。自動(dòng)化制造是中國(guó)版工業(yè)4.0的基石，在目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“新常態(tài)”下，自動(dòng)化生產(chǎn)與裝備的春天已經(jīng)來臨。

收稿日期：（20150210）