中國(guó)數(shù)控機(jī)床的跨越式發(fā)展
數(shù)控機(jī)床是電子信息技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)床技術(shù)相融合的機(jī)電一體化產(chǎn)品,其中五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控是數(shù)控技術(shù)中難度最大、應(yīng)用范圍最廣的技術(shù)。它集計(jì)算機(jī)控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)和精密加工技術(shù)于一體,應(yīng)用于復(fù)雜曲面的高效、精密、自動(dòng)化加工。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是發(fā)電、船舶、航天航空、模具、高精密儀器等民用工業(yè)和軍工部門(mén)迫切需要的關(guān)鍵加工設(shè)備。國(guó)際上把五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)作為一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平的標(biāo)志。
我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)起步階段
工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)控機(jī)床的發(fā)展大體上經(jīng)歷了緩慢、快速和深入發(fā)展三個(gè)階段,目前已達(dá)較高水平,其機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率至少超過(guò)50%,產(chǎn)量數(shù)控化率至少超過(guò)20%。內(nèi)中金切機(jī)床數(shù)控化率更高,比如號(hào)稱數(shù)控王國(guó)的日本,二戰(zhàn)后日本為加速經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇與起飛,制定了《機(jī)械工業(yè)振興法》并堅(jiān)持實(shí)行多年。該法對(duì)機(jī)床業(yè)的發(fā)展做出了詳細(xì)、全面的規(guī)劃,在日本機(jī)床業(yè)的振興過(guò)程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。2000年金切機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率為88.5%、產(chǎn)量數(shù)控化率為59.4%。而美國(guó)政府非常重視機(jī)床工業(yè),特別講究效率和創(chuàng)新,注重基礎(chǔ)科研。因而在機(jī)床技術(shù)上不斷創(chuàng)新,如1952年研制出世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。上世紀(jì)80年代,為保護(hù)當(dāng)時(shí)在世界上并不先進(jìn)的美國(guó)本國(guó)數(shù)控機(jī)床業(yè),迫使日、德、西班牙等國(guó)就數(shù)控機(jī)床對(duì)美出口簽訂自動(dòng)限制協(xié)議。而在上世紀(jì)50年代末的中國(guó),第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床是誕生在與新中國(guó)差不多一起成長(zhǎng)的老國(guó)企北京第一機(jī)床廠。但由于技術(shù)、市場(chǎng)等多方面的原因,我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)是從六五起步,發(fā)展比較緩慢,到七五引進(jìn)技術(shù)、合作生產(chǎn),繼而八五又消化吸收并實(shí)現(xiàn)了自主版權(quán)的開(kāi)發(fā)。
九五讓數(shù)控產(chǎn)業(yè)化成為可能
數(shù)控系統(tǒng)裝置是數(shù)控機(jī)床的神經(jīng)中樞,是曾長(zhǎng)期阻礙中國(guó)數(shù)控領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。就世界范圍來(lái)說(shuō),經(jīng)過(guò)多年市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng),已形成由日本發(fā)那科公司獨(dú)占世界市場(chǎng)50%、德國(guó)西門(mén)子公司占據(jù)25%的壟斷局面。我國(guó)從上世紀(jì)90年代末開(kāi)始,掌握了基于通用32位工業(yè)控制機(jī)開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu),一舉站在同一起跑線上。
在數(shù)控系統(tǒng)方面,首先解決了結(jié)構(gòu)性的初步轉(zhuǎn)換。據(jù)介紹, 八五末期,我國(guó)沒(méi)有明確技術(shù)發(fā)展的主框架,即采用專用集成電路,還是以PC為基礎(chǔ)的平臺(tái)結(jié)構(gòu)。九五期間,國(guó)家有關(guān)部門(mén)明確發(fā)展以PC為平臺(tái)的數(shù)控系統(tǒng),通過(guò)九五的攻關(guān),現(xiàn)在框架上已初步完成。其次,提高了數(shù)控系統(tǒng)的可靠性指標(biāo),MTBF由5000小時(shí)達(dá)到20000小時(shí),這一指標(biāo)使國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,基本解決了國(guó)內(nèi)用戶生產(chǎn)企業(yè)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí),解決了多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的技術(shù)難題。從過(guò)去的三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)達(dá)到了最多可達(dá)八坐標(biāo)聯(lián)動(dòng),打破了國(guó)外對(duì)我國(guó)的技術(shù)限制。同時(shí),我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)已具備批量生產(chǎn)能力,市場(chǎng)品牌也在逐步樹(shù)立。目前,批量投入市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng),具有性能價(jià)格比優(yōu)勢(shì),正在改變國(guó)際強(qiáng)手在中國(guó)市場(chǎng)上奇貨可居的壟斷局面;經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)先于外商進(jìn)入市場(chǎng)成為一類主導(dǎo)產(chǎn)品;與之匹配的數(shù)字交流伺服電機(jī)及主軸電機(jī)已有自主版權(quán)的商品問(wèn)世。
在數(shù)控機(jī)床方面,首先解決了可靠性指標(biāo)的認(rèn)定方法問(wèn)題。八五末期我國(guó)數(shù)控機(jī)床的MTBF只有200小時(shí),經(jīng)過(guò)這幾年的努力,現(xiàn)在已達(dá)到400小時(shí),增長(zhǎng)幅度達(dá)100%。 第二,加工中心主軸轉(zhuǎn)速由每分鐘4000轉(zhuǎn)達(dá)到10000轉(zhuǎn),解決了由于這一關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)低,造成大量國(guó)外數(shù)控機(jī)床進(jìn)口的問(wèn)題。目前,這一技術(shù)的關(guān)鍵產(chǎn)品也已小批量生產(chǎn),如內(nèi)裝式電主軸等。第三,坐標(biāo)進(jìn)給速度由八五末期的每分鐘15米增加到40米,達(dá)到了國(guó)際水平。第四,加工中心換刀速度由八五末期5~8秒減少到1.5~3秒,也接近了世界先進(jìn)水平。 1990年數(shù)控成形機(jī)床產(chǎn)量?jī)H26臺(tái)。進(jìn)入九五后,由于國(guó)產(chǎn)機(jī)電產(chǎn)品普遍升級(jí)換代,加上高起點(diǎn)外商投資企業(yè)的大量興辦,帶動(dòng)了數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用。