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公司動(dòng)態(tài)2013年我國(guó)機(jī)床制造業(yè)轉(zhuǎn)型關(guān)鍵探討分析
時(shí)代的出現(xiàn)就離不開新興技術(shù)的扶持，機(jī)床工具行業(yè)的智能化技術(shù)目前應(yīng)用碩果累累。機(jī)器人的出現(xiàn)更是進(jìn)一步提升了機(jī)床微納的水平，內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，已成為智能制造和工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)和重要產(chǎn)品，也是數(shù)控機(jī)床走向自動(dòng)化更高階段不可缺失的重要一環(huán)。
智能化是集信息技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、光電子技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)、軟件技術(shù)和專家系統(tǒng)等為一體，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展或替代腦力勞動(dòng)為目的的高層次的控制技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的重要技術(shù)基礎(chǔ)。各類的工業(yè)機(jī)器人以及與機(jī)床集成應(yīng)用的例子都充分展示工業(yè)機(jī)器人應(yīng)勢(shì)而生、新軍突起、迅速發(fā)展的現(xiàn)狀，以及與數(shù)控機(jī)床結(jié)合帶來所的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)前景。數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心技術(shù)，它的整體水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的水平和綜合國(guó)力的強(qiáng)弱，具有超越其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的戰(zhàn)略物資地位。我們要成為機(jī)床強(qiáng)國(guó)，還有一段很長(zhǎng)的路要走。
一方面，機(jī)床工具作為裝備制造的母機(jī)，是能源裝備制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)的根本保障。另一方面，能源裝備行業(yè)又對(duì)機(jī)床業(yè)有很強(qiáng)的拉動(dòng)效應(yīng)，可以幫助機(jī)床行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和升級(jí)。行業(yè)專家羅百輝表示，在能源裝備等重要行業(yè)的支撐下，國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已出現(xiàn)了一些可喜的發(fā)展趨勢(shì)：如，生產(chǎn)線制造技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域取得新進(jìn)展；作為制造業(yè)裝備量大面廣的主要機(jī)種之一，加工中心在功能上向復(fù)合化發(fā)展，在性能上向高速、精密化發(fā)展；精密機(jī)床進(jìn)入微納時(shí)代；智能技術(shù)獲得廣泛應(yīng)用；工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，成為智能制造和工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)和重要產(chǎn)品。
隨著改革的深入，多種經(jīng)濟(jì)成份并存的格局已經(jīng)形成，機(jī)床工具行業(yè)呈現(xiàn)了快速發(fā)展的好形勢(shì)，已經(jīng)開始進(jìn)入發(fā)展速度與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量同步增長(zhǎng)的新階段，并為我國(guó)由機(jī)床制造大國(guó)向機(jī)床制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。機(jī)床工具行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力分析具體進(jìn)步表現(xiàn)是：1、產(chǎn)值產(chǎn)量高速增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。2、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展速度高于行業(yè)的平均增長(zhǎng)速度。
宏觀經(jīng)濟(jì)不景氣，機(jī)床企業(yè)利潤(rùn)不斷被壓縮，特別是勞動(dòng)密集型企業(yè)面臨著前所未有的壓力。加強(qiáng)設(shè)備自動(dòng)化改造，提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度，減小勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境，已經(jīng)成為制造業(yè)的普遍共識(shí)。
從國(guó)際環(huán)境看，世界范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展格局正在不斷變革，既孕育著巨大的機(jī)遇，也伴隨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，給我國(guó)機(jī)床工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來了深刻影響。從國(guó)內(nèi)環(huán)境看，我國(guó)機(jī)床工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)條件、內(nèi)在動(dòng)力和長(zhǎng)期向好趨勢(shì)沒有根本改變，但傳統(tǒng)發(fā)展模式面臨諸多挑戰(zhàn)，機(jī)床工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級(jí)勢(shì)在必行。
在"十二五"規(guī)劃中，改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式仍然是重點(diǎn)，提高自動(dòng)化制造水平則是實(shí)現(xiàn)途徑，未來5年，自動(dòng)化將迎來大發(fā)展。隨著機(jī)床工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展，我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步將擁有更加充足的動(dòng)力和更加多元的選擇，從而加速實(shí)現(xiàn)由主要依靠規(guī)模增長(zhǎng)的傳統(tǒng)工業(yè)化道路向主要依靠技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展的新型工業(yè)化道路轉(zhuǎn)變。
“機(jī)床工具產(chǎn)品自動(dòng)化程度的高低，對(duì)機(jī)床的速度、精度等性能有著至關(guān)重要的影響，也成為了區(qū)分機(jī)床檔次的一個(gè)重要因素?！绷_百輝認(rèn)為，先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品，無疑將成為機(jī)床制造業(yè)轉(zhuǎn)型所尋求的重要方向，其發(fā)展?jié)摿υ谶@種變化中必將得到凸顯。
在機(jī)床產(chǎn)品，尤其是高端機(jī)床產(chǎn)品中，自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品幾乎作用于從控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)到測(cè)量與反饋機(jī)構(gòu)的各個(gè)部分，而目前這些應(yīng)用于機(jī)床及機(jī)床生產(chǎn)線的各種自動(dòng)化產(chǎn)品，幾乎都在發(fā)生著推陳出新的變革。作為中高端機(jī)床的控制中心，數(shù)控系統(tǒng)包含了運(yùn)動(dòng)控制、智能技術(shù)、自診斷等多方面的技術(shù)，多軸多系統(tǒng)的數(shù)控裝置已紛紛被研發(fā)出來并投入應(yīng)用；伺服系統(tǒng)的控制方式，也逐漸由常規(guī)信號(hào)型向總線型過渡；伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)也同樣向數(shù)字化、交流化和智能化的方向不斷發(fā)展。
在這方面，很多前沿的自動(dòng)化技術(shù)趨勢(shì)也紛紛展現(xiàn)出來。例如直線電機(jī)、力矩電機(jī)的應(yīng)用就是一個(gè)很好的例子。馬扎克、森精機(jī)大部分規(guī)格的龍門式導(dǎo)軌已經(jīng)不再采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，而改用直線電機(jī)，thk的直線電機(jī)在3000n負(fù)荷下，已經(jīng)能達(dá)到720m/min的速度，這不能不說是一個(gè)突破。而力矩電機(jī)以前只能用在小規(guī)格機(jī)床上，現(xiàn)在已經(jīng)可以應(yīng)用于越來越大規(guī)格的機(jī)床。以上這些技術(shù)的成熟，也在不斷地促進(jìn)著機(jī)床性能的提升。
近年來，隨著高能低價(jià)永磁體的開發(fā)和性能的不斷提高，使得采用永磁同步調(diào)速電動(dòng)機(jī)的交流同步伺服系統(tǒng)的性能日益突出，為解決交流異步伺服存在的問題帶來了希望。與采用矢量控制的異步伺服相比，永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子溫度低，軸向連接位置精度高，要求的冷卻條件不高，對(duì)機(jī)床環(huán)境的溫度影響小，容易達(dá)到極小的低限速度。
即使在低限速度下，也可作恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，特別適合強(qiáng)力切削加工。同時(shí)其轉(zhuǎn)矩密度高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，特別適合高生產(chǎn)率運(yùn)行。較容易達(dá)到很高的調(diào)速比，允許同一機(jī)床主軸具有多種加工能力，既可以加工像鋁一樣的低硬度材料，也可以加工很硬很脆的合金，為機(jī)床進(jìn)行最優(yōu)切削創(chuàng)造了條件。
目前，在機(jī)床進(jìn)給伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系統(tǒng)，有三種類型：模擬形式、數(shù)字形式和軟件形式。模擬伺服用途單一，只接收模擬信號(hào)，位置控制通常由上位機(jī)實(shí)現(xiàn)。
數(shù)字伺服可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，如做速度、力矩、位置控制?？山邮漳M指令和脈沖指令，各種參數(shù)均以數(shù)字方式設(shè)定，穩(wěn)定性好。具有較豐富的自診斷、報(bào)警功能。
軟件伺服是基于微處理器的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。其將各種控制方式和不同規(guī)格、功率的伺服電機(jī)的監(jiān)控程序以軟件實(shí)現(xiàn)。使用時(shí)可由用戶設(shè)定代碼與相關(guān)的數(shù)據(jù)即自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。配有數(shù)字接口，改變工作方式、更換電動(dòng)機(jī)規(guī)格時(shí)，只需重設(shè)代碼即可，故也稱萬能伺服。
交流伺服已占據(jù)了機(jī)床進(jìn)給伺服的主導(dǎo)地位，并隨著新技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，具體體現(xiàn)在三個(gè)方面。
智能化是集信息技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、光電子技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)、軟件技術(shù)和專家系統(tǒng)等為一體，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展或替代腦力勞動(dòng)為目的的高層次的控制技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的重要技術(shù)基礎(chǔ)。各類的工業(yè)機(jī)器人以及與機(jī)床集成應(yīng)用的例子都充分展示工業(yè)機(jī)器人應(yīng)勢(shì)而生、新軍突起、迅速發(fā)展的現(xiàn)狀，以及與數(shù)控機(jī)床結(jié)合帶來所的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)前景。數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心技術(shù)，它的整體水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的水平和綜合國(guó)力的強(qiáng)弱，具有超越其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的戰(zhàn)略物資地位。我們要成為機(jī)床強(qiáng)國(guó)，還有一段很長(zhǎng)的路要走。
一方面，機(jī)床工具作為裝備制造的母機(jī)，是能源裝備制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)的根本保障。另一方面，能源裝備行業(yè)又對(duì)機(jī)床業(yè)有很強(qiáng)的拉動(dòng)效應(yīng)，可以幫助機(jī)床行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和升級(jí)。行業(yè)專家羅百輝表示，在能源裝備等重要行業(yè)的支撐下，國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已出現(xiàn)了一些可喜的發(fā)展趨勢(shì)：如，生產(chǎn)線制造技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域取得新進(jìn)展；作為制造業(yè)裝備量大面廣的主要機(jī)種之一，加工中心在功能上向復(fù)合化發(fā)展，在性能上向高速、精密化發(fā)展；精密機(jī)床進(jìn)入微納時(shí)代；智能技術(shù)獲得廣泛應(yīng)用；工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，成為智能制造和工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)和重要產(chǎn)品。
隨著改革的深入，多種經(jīng)濟(jì)成份并存的格局已經(jīng)形成，機(jī)床工具行業(yè)呈現(xiàn)了快速發(fā)展的好形勢(shì)，已經(jīng)開始進(jìn)入發(fā)展速度與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量同步增長(zhǎng)的新階段，并為我國(guó)由機(jī)床制造大國(guó)向機(jī)床制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。機(jī)床工具行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力分析具體進(jìn)步表現(xiàn)是：1、產(chǎn)值產(chǎn)量高速增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。2、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展速度高于行業(yè)的平均增長(zhǎng)速度。
宏觀經(jīng)濟(jì)不景氣，機(jī)床企業(yè)利潤(rùn)不斷被壓縮，特別是勞動(dòng)密集型企業(yè)面臨著前所未有的壓力。加強(qiáng)設(shè)備自動(dòng)化改造，提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度，減小勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境，已經(jīng)成為制造業(yè)的普遍共識(shí)。
從國(guó)際環(huán)境看，世界范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展格局正在不斷變革，既孕育著巨大的機(jī)遇，也伴隨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，給我國(guó)機(jī)床工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來了深刻影響。從國(guó)內(nèi)環(huán)境看，我國(guó)機(jī)床工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)條件、內(nèi)在動(dòng)力和長(zhǎng)期向好趨勢(shì)沒有根本改變，但傳統(tǒng)發(fā)展模式面臨諸多挑戰(zhàn)，機(jī)床工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級(jí)勢(shì)在必行。
在"十二五"規(guī)劃中，改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式仍然是重點(diǎn)，提高自動(dòng)化制造水平則是實(shí)現(xiàn)途徑，未來5年，自動(dòng)化將迎來大發(fā)展。隨著機(jī)床工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展，我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步將擁有更加充足的動(dòng)力和更加多元的選擇，從而加速實(shí)現(xiàn)由主要依靠規(guī)模增長(zhǎng)的傳統(tǒng)工業(yè)化道路向主要依靠技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展的新型工業(yè)化道路轉(zhuǎn)變。
“機(jī)床工具產(chǎn)品自動(dòng)化程度的高低，對(duì)機(jī)床的速度、精度等性能有著至關(guān)重要的影響，也成為了區(qū)分機(jī)床檔次的一個(gè)重要因素?！绷_百輝認(rèn)為，先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品，無疑將成為機(jī)床制造業(yè)轉(zhuǎn)型所尋求的重要方向，其發(fā)展?jié)摿υ谶@種變化中必將得到凸顯。
在機(jī)床產(chǎn)品，尤其是高端機(jī)床產(chǎn)品中，自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品幾乎作用于從控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)到測(cè)量與反饋機(jī)構(gòu)的各個(gè)部分，而目前這些應(yīng)用于機(jī)床及機(jī)床生產(chǎn)線的各種自動(dòng)化產(chǎn)品，幾乎都在發(fā)生著推陳出新的變革。作為中高端機(jī)床的控制中心，數(shù)控系統(tǒng)包含了運(yùn)動(dòng)控制、智能技術(shù)、自診斷等多方面的技術(shù)，多軸多系統(tǒng)的數(shù)控裝置已紛紛被研發(fā)出來并投入應(yīng)用；伺服系統(tǒng)的控制方式，也逐漸由常規(guī)信號(hào)型向總線型過渡；伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)也同樣向數(shù)字化、交流化和智能化的方向不斷發(fā)展。
在這方面，很多前沿的自動(dòng)化技術(shù)趨勢(shì)也紛紛展現(xiàn)出來。例如直線電機(jī)、力矩電機(jī)的應(yīng)用就是一個(gè)很好的例子。馬扎克、森精機(jī)大部分規(guī)格的龍門式導(dǎo)軌已經(jīng)不再采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，而改用直線電機(jī)，thk的直線電機(jī)在3000n負(fù)荷下，已經(jīng)能達(dá)到720m/min的速度，這不能不說是一個(gè)突破。而力矩電機(jī)以前只能用在小規(guī)格機(jī)床上，現(xiàn)在已經(jīng)可以應(yīng)用于越來越大規(guī)格的機(jī)床。以上這些技術(shù)的成熟，也在不斷地促進(jìn)著機(jī)床性能的提升。
近年來，隨著高能低價(jià)永磁體的開發(fā)和性能的不斷提高，使得采用永磁同步調(diào)速電動(dòng)機(jī)的交流同步伺服系統(tǒng)的性能日益突出，為解決交流異步伺服存在的問題帶來了希望。與采用矢量控制的異步伺服相比，永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子溫度低，軸向連接位置精度高，要求的冷卻條件不高，對(duì)機(jī)床環(huán)境的溫度影響小，容易達(dá)到極小的低限速度。
即使在低限速度下，也可作恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，特別適合強(qiáng)力切削加工。同時(shí)其轉(zhuǎn)矩密度高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，特別適合高生產(chǎn)率運(yùn)行。較容易達(dá)到很高的調(diào)速比，允許同一機(jī)床主軸具有多種加工能力，既可以加工像鋁一樣的低硬度材料，也可以加工很硬很脆的合金，為機(jī)床進(jìn)行最優(yōu)切削創(chuàng)造了條件。
目前，在機(jī)床進(jìn)給伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系統(tǒng)，有三種類型：模擬形式、數(shù)字形式和軟件形式。模擬伺服用途單一，只接收模擬信號(hào)，位置控制通常由上位機(jī)實(shí)現(xiàn)。
數(shù)字伺服可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，如做速度、力矩、位置控制?？山邮漳M指令和脈沖指令，各種參數(shù)均以數(shù)字方式設(shè)定，穩(wěn)定性好。具有較豐富的自診斷、報(bào)警功能。
軟件伺服是基于微處理器的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。其將各種控制方式和不同規(guī)格、功率的伺服電機(jī)的監(jiān)控程序以軟件實(shí)現(xiàn)。使用時(shí)可由用戶設(shè)定代碼與相關(guān)的數(shù)據(jù)即自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。配有數(shù)字接口，改變工作方式、更換電動(dòng)機(jī)規(guī)格時(shí)，只需重設(shè)代碼即可，故也稱萬能伺服。
交流伺服已占據(jù)了機(jī)床進(jìn)給伺服的主導(dǎo)地位，并隨著新技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，具體體現(xiàn)在三個(gè)方面。
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