磨床新產(chǎn)品美國機床行業(yè)發(fā)展概況與未來趨勢分析上海機

美國歷屆都十分重視機床工業(yè)，參展產(chǎn)品及新技術(shù)之多為公司歷史之最。 　　工信長苗圩、上海市市長等領(lǐng)導(dǎo)也興致勃勃地來到公司展位參觀產(chǎn)品，美國國防等門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發(fā)展方向、科研任務(wù),并且提供充足的經(jīng)費，聽取總經(jīng)理石光對產(chǎn)品的介紹。 　　在本屆工博會上機公司出展的ＭＫＤ８４１００／７０００－Ｈ數(shù)控軋輥磨床、２ＭＫ９７１６０／Ｈ數(shù)控立式外圓磨床、２ＭＮＫＡ９８２０納米級精度微型數(shù)控磨床、Ｈ４０５－ＢＥ數(shù)控復(fù)合磨床、ＭＫ２１１０數(shù)控內(nèi)圓復(fù)合磨床、３ＭＫ２０８０數(shù)控軸承套圈內(nèi)圓磨床、ＭＫＳ１３２０數(shù)控高速外圓磨床等產(chǎn)品，同時網(wǎng)羅世界人才，均是公司近年來研發(fā)制造的，在發(fā)展中尤其講究“效率”和“創(chuàng)新”，具有高科技含量，注重基礎(chǔ)科研。機床技術(shù)不斷創(chuàng)新，并代表了當(dāng)今數(shù)控磨床先進水平與發(fā)展方向，如1952年研制出世界第一臺數(shù)控機床、1958年創(chuàng)制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創(chuàng)式數(shù)控系統(tǒng)等。由於美國首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，因而贏得了中外廠商及參觀者的高度關(guān)注。尤其是重大專項課題項目納米級精度微型數(shù)控磨床及數(shù)控復(fù)合磨床，充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動化所需的自動線，更是引起參觀者極大興趣，而且電子、計算機技術(shù)在世界上領(lǐng)先，展位前人頭攢動，因此其數(shù)控機床的主機設(shè)計、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實，參觀者認(rèn)真聽取公司總經(jīng)理石光、常務(wù)經(jīng)理吳曉健以及有關(guān)技術(shù)人員和銷售人員對產(chǎn)品技術(shù)與性能的介紹。上機公司的出展產(chǎn)品成為本屆工博會數(shù)控機床展區(qū)的亮點。 　　２ＭＮＫＡ９８２０是上機公司在科技重大專項支持下研發(fā)的納米級精度微型數(shù)控磨床，且一貫重視科研和創(chuàng)新，它結(jié)構(gòu)精巧，故其高性能數(shù)控機床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。但是其缺點在于偏重基礎(chǔ)科研而忽視應(yīng)用技術(shù)，技術(shù)性能高，加上在上世紀(jì)80年代引導(dǎo)的放松，加工精度超群，致使數(shù)控機床產(chǎn)量增長放緩， 可謂國內(nèi)之最。該機床主要應(yīng)用于各種脆性材料、超硬合金、模具鋼、沸電解鎳鍍層等材料的微小機電光學(xué)零件的超精密磨削加工，于1982年被后起之秀日本超過，同時也可以實現(xiàn)有色金屬材料的超精密磨削加工。Ｈ４０５－ＢＥ是新型大規(guī)格數(shù)控復(fù)合磨床，并大量進口。從90年代起，機床主要應(yīng)用于加工航空發(fā)動機專用零件的外圓、內(nèi)圓及端面的專用設(shè)備，糾正了過去偏向，它集復(fù)合加工技術(shù)、數(shù)控多軸聯(lián)動控制技術(shù)以及精密磨削技術(shù)于一體。顯示了很高的科技含量。所有展出的產(chǎn)品 體現(xiàn)了上機公司引領(lǐng)國內(nèi)數(shù)控精密磨床研發(fā)與制造技術(shù)發(fā)展方向或潮流的作用。 　　本屆工博會共有８個展區(qū)，數(shù)控機床從技術(shù)轉(zhuǎn)向?qū)嵱茫〝?shù)控機床與金屬加工展，產(chǎn)量又逐漸回升。

    美國機床工業(yè)起步比英國要晚50年，工業(yè)自動化展，但在制造技術(shù)方面很快就超過了英國，環(huán)保技術(shù)與設(shè)備展，躍居世界首位。1896年福特制造出第一輛汽車，信息與通信技術(shù)應(yīng)用展，為配合汽車大量生產(chǎn)，格里森公司研制了一整套用于齒輪加工、測量的設(shè)備和刀具，其他公司也研制出許多新型高效的自動化機床。1934年研制出世界上第一條組合機床自動線。1948年建立了世界上第一條年產(chǎn)3000萬套軸承的自動線，使汽車產(chǎn)量迅速提高，1950年汽車產(chǎn)量達到800萬輛（相比2000年汽車產(chǎn)量為207萬輛）。從此，美國機床工業(yè)迅猛發(fā)展，在機床技術(shù)先進性、產(chǎn)量、生產(chǎn)規(guī)模上，長期居世界首位。雖然在20世紀(jì)80年代中期，美國經(jīng)濟衰退，機床工業(yè)一度陷入頹勢，被日本、德國先后趕超，但很快由采取措施扭轉(zhuǎn)了面。

    目前，美國機床制造業(yè)在高效自動化機床、自動生產(chǎn)線、NC機床、FMS等機床技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)上仍處于世界領(lǐng)先地位。主要分布于中西和東北各州，主要消費用戶是汽車制造業(yè)、航空工業(yè)、建筑業(yè)和醫(yī)療設(shè)備制造業(yè)等。

    美國的機床技術(shù)之所以能夠在世界上保持長期領(lǐng)先，在引導(dǎo)加強研發(fā)和不斷創(chuàng)新方面起到了至關(guān)重要的作用。主要表現(xiàn)在：

    首先，對方向性重大科研課題定出計劃、措施并提供充足經(jīng)費。例如為NC機床的研究提供大量經(jīng)費。為新一代NC系統(tǒng)的研發(fā)提供1億美元經(jīng)費。

    其次，組織引導(dǎo)有關(guān)科研單位和企業(yè)間的科研合作。例如：新一代NC系統(tǒng)的研發(fā)，由全美制造科學(xué)中心與美國空軍協(xié)作；CIM的研制，組織通用汽車公司、波音飛機公司以及有關(guān)機床工業(yè)公司共同研發(fā)。

再次，新產(chǎn)品出來后，組織訂貨推廣使用，同時加速推進科研進一步深化。例如：1952年麻理工學(xué)院研制出第一臺NC銑床后，馬上組織軍工門訂貨100臺用于生產(chǎn)，并不斷改進，從而加速NC機床技術(shù)不斷提高。又如：1994年美國G＆L公司研制出世界上第一臺VARLA4并聯(lián)機構(gòu)機床后，及時組織有關(guān)大學(xué)研究分析并在企業(yè)中使用，以便在技術(shù)上進一步提高。

    由于美國缺乏熟練工人以及工人工資相對較高，機床用戶要求機床制造廠家的機床使用性能更具有靈活性并可反復(fù)編程，以減少對熟練工人的需求。由于汽車行業(yè)的競爭越來越激烈，汽車型號更新周期也越來越短，汽車行業(yè)要求機床的性能靈活、使用范圍廣、調(diào)試周期短，以適應(yīng)汽車生產(chǎn)批量少、更新?lián)Q代快的要求。美國航空業(yè)、汽車業(yè)和模具制造業(yè)對高速機床的需求在不斷增加。由于環(huán)保的原因，許多客戶要求機床減少冷卻液的使用量。以上種種情況表明，科技進步是影響美國機床工業(yè)發(fā)展的主要因素。

    比如目前電子化、高速化、精密化成為了美國機床業(yè)發(fā)展的主流：如美國企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)企業(yè)對企業(yè)的服務(wù)，有效整合供應(yīng)商與客戶的采購和存貨系統(tǒng)；大型汽車公司（通用、福特、戴姆勒／克萊斯勒）和航天航空公司（波音、洛克希德）都通過這種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在全球范圍內(nèi)與相關(guān)體系同步設(shè)計；機床業(yè)的制造過程管理、遠端監(jiān)控、故障排除和售后服務(wù)日漸普及；銑床主軸采用液壓軸承模具，運用非接觸式取代滾珠軸承；線性馬達擺脫應(yīng)用限制，進入商品化。    

    著眼未來，美國機床制造有以下明顯的發(fā)展趨勢：

    一、追求具有更高加工效率的機床。因為提高機床的效率就等于縮短零件的加工周期，縮短加工周期有兩條途徑，一條途徑是提高切削速度，即提高主軸轉(zhuǎn)速。目前車床和車削中心的主軸轉(zhuǎn)速都在8000r/min以上，加工中心的主軸轉(zhuǎn)速一般都在15000~20000r/min，還有40000r/min和60000r/min的。同樣，送給速度也有大幅度提高，可達20m/min，甚至60m/min。隨著切削速度的增加，機床的結(jié)構(gòu)剛性和動態(tài)特性都有明顯提高，高速主軸和刀具系統(tǒng)的動平衡設(shè)計也獲得相應(yīng)提高；另一條途徑是減少非加工時間。因為在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，因此，復(fù)合機床的研發(fā)近期發(fā)展很快，其核心是在一臺機床上要完成車、銑、鉆、鏜、攻絲、鉸孔和擴孔等多種操作工序。車床技術(shù)發(fā)展的主要趨勢是多功能機床，目前的多功能復(fù)合機床實際上就是一臺具有車削功能的加工中心。在磨削方面，目前的技術(shù)重點是基于PC的磨削控制系統(tǒng)，一臺磨床能進行內(nèi)圓、外圓和臺階軸磨削，或給機床以不同的循環(huán)來加快生產(chǎn)進程，既磨得快又能保證尺寸精度和表面粗糙度。

二、追求更加安全可靠和符合環(huán)保要求的機床。由于機床的運行速度的提高，操作者的安全和健康也被提到優(yōu)先考慮的位置。目前美國研制的高檔機床在可能傷害人的地方幾乎都加有安全警示裝置。干切削和微量潤滑劑切削方法因其可大大減少潤滑劑的揮發(fā)而得到越來越廣泛的應(yīng)用，并且，幾乎整個機床都是被封閉起來的，有些機床甚至看不到切屑，這樣，即使有過量的油霧和煙霧也容易收集。同時，機床操作者在工作時的環(huán)境、位置會被考慮得非常舒適。此外，無污染的清潔加工技術(shù)也受到極大重視。

    三、機床配套件產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。機床配套件發(fā)展很快，品種齊全。主要產(chǎn)品有滾珠絲杠副、精密軸承、各種轉(zhuǎn)臺、換刀裝置、各種氣動、液壓裝置、直線導(dǎo)軌及主軸件等等。這些配套件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有力地推動了機床主機的發(fā)展，不但有助于提高機床的速度和性能，而且可以大大縮短主機的生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。

    四、追求更加完善的控制系統(tǒng)。更高速的處理器和更精確的控制設(shè)備使機床的功能和性能完善而強大。技術(shù)密集已進入超速發(fā)展階段，而集成的關(guān)鍵是式結(jié)構(gòu)。PCC技術(shù)的應(yīng)用，開始改變了機床的工作方式，把CNC推向了控制中心而不限于機床控制器的范圍。控制軟件發(fā)展更快，一年甚至改進幾次。CNC制造商已提供一些式結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)。目前機械制造廠里式結(jié)構(gòu)的CNC控制器占到10%~20%。零件程序可以離線，然后傳送到生產(chǎn)車間的編程系統(tǒng)，在CNC控制器上運行，操作者可以觀察、檢測刀具運行情況和加工過程，還可以對加工過程進行必要的修正。美國GEFANUC公司銷售的控制器中，有30%是式的，實現(xiàn)了真正的CAM/CNC集成，并趨于智能化控制，還可上網(wǎng)。虛擬制造和無紙化生產(chǎn)的技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)具備，借助信息技術(shù)，此類軟件的應(yīng)用將以更快速度發(fā)展。

    五、追求更高的機床外觀質(zhì)量。目前，機床制造商更加注重機床造型的美觀和色調(diào)的協(xié)調(diào)柔和，機床精品更向工藝品方向發(fā)展。

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