目录
2017年第1期(发布时间: May 22, 2017 发布者:icad)  下载: 2017年第1期.doc       全选  导出
1   2017-05-22 09:49:23.17 新一代人工智能技术推进智能制造演变 (点击量:22)

到2020年中国智能制造产业体系将全面构建,智能装备制造产业销售收入将超过3万亿元,年均增长率可达25%。

作为我国制造业由大变强的关键手段,智能制造将迎来新的变革.日前从2017中国智能制造创新发展论坛发布的《智能制造创新基地发展规划(2017-2021)》获悉,到2020年中国智能制造产业体系将全面构建,智能装备制造产业销售收入将超过3万亿元,年均增长率可达25%.此外,中国自动化应用市场规模将超过5000亿元,中国智能产品市场规模也将超过万亿元.

当今世界,新一轮工业革命方兴未艾,其根本动力在于新一轮科技革命。日前,中国工程院院长、中国机械工程学会荣誉理事长周济在2017智能制造国际会议上指出,信息技术指数级增长、数字化与网络化的普及应用、系统集成式创新和人工智能技术的突破是新一轮经济发展的四大驱动力。

首先是信息技术指数级增长。50年来半导体行业的传奇定律———摩尔定律标志着整个信息行业的飞跃,不仅仅是芯片,还有计算机、网络、通讯等信息技术,都是在飞跃发展。特别是过去10年,移动互联、云计算、大数据、物联网等新的信息技术几乎同时实现了群体性突破,全都呈现出指数级增长的态势。

其次是数字化、网络化的普及应用。数字化和网络化应用的范围无所不及,使信息服务进入了普惠计算和网络时代,真正引发了一场革命。

再次是技术融合和系统集成式创新。系统集成式创新是一种全新的创新方法,可能它使用的各种技术并不是最新的创造,但这些技术的组合就是革命新的创新。苹果智能手机、特拉斯电动汽车就是系统集成式创新的成功典范。未来最大的机会来自新型技术和现有技术之间的相互作用和融合,这将颠覆未来的技术和产业。

最后是新一代人工智能技术战略突破。近年来,人工智能在世界范围内高速发展,不仅有量的突破,更有质的飞跃。由于智能机器的学习能力和执行任务的复杂度正以指数级增长,人工智能新技术的发展和普及应用速度将大大超过前几次科技革命的速度。新一代的人工智能技术,成为新的科技革命和产业革命的核心技术,将成为下一个数十年颠覆经济发展和人类社会的核心技术。

周济特别强调,人工智能2.0技术将引领智能制造从1.0走向2.0。他表示,智能制造1.0系统的目标是实现制造业数字化、网络化,最重要的特征是在全面数字化的基础上实现网络互联和系统集成,其技术层级相当于工业3.5。智能制造2.0系统的目标是实现制造业数字化、网络化、智能化,实现真正意义上的智能制造。

周济说,智能制造是一个大概念,包含了制造业的数字化、网络化和智能化,由数字化制造、智能制造1.0和智能制造2.0等三个不同范式的制造系统逐层递进组成。同时,它本身也是一个大系统工程,要从产品、生产、模式、基础、系统五个维度认识,系统推进。

在他看来,智能制造系统由以下四个方面构成:

一是智能产品是主体。数字化、网络化、智能化是实现机械产品创新的技术,让机械产品向“数控一代”乃至“智能一代”发展,从根本上提高了产品功能、性能和市场竞争力。比如我国的轨道机车已成为世界上高速机车技术最发达的国家之一。

二是智能企业是主线。数字化、网络化、智能化也是生产技术创新的技术,让制造业向智能化集成制造系统发展,构建智能企业,全面提升产品设计、制造和管理水平。比如西门子成都工程实现了从设计、产品研发、生产到物流配送和管理的全过程数字化和网络化。

三是产业模式是转变的主题。数字化、网络化、智能化技术的应用,催生了产业模式转变或创新:一方面,从大规模流水线生产转向定制化规模生产;另一方面,产业形态从生产性制造向服务型制造的转变。总的来说,最根本的产业模式从以产品为中心向以用户为中心的转变。比如GE,它通过技术创新使得对发动机叶片、发动机全部数据进行大数据的采集和分析,对于发动机已经不是故障诊断,而是健康保障系统。通用这样一个技术使得它现在不仅仅是产品出售的方式,而是采用按小时支付的商业服务模式,从生产型的制造走向了服务型制造的产业。

四是智能制造基础设施建设。包括构建信息-物理系统,积极推进工业互联网基础设施建设,强化智能制造标准体系、信息安全保障系统和以新一代人工智能技术为核心的网络信息平台建设。

周济表示,中国推进智能制造会经历三个阶段发展:“十三五”阶段的任务将是数字化普及、智能制造1.0示范和智能制造2.0研究,在“十四五”则是智能制造1.0普及和智能制造2.0的示范,在2026~2035的十年将会是智能制造2.0的普及。

周济认为,《中国制造2025》的主攻方向是智能制造,要抓好普及和提高两方面,在普及的基础上提高,在提高的指导下普及。他强调,智能制造的推广普及,要把全面实现传统优势产业转型升级作为着力点,要注重激活存量。经济的平稳发展,取决于现有产业和企业修复动力的能力,需要通过技术改造推动传统产业优化升级,以盘活巨大的存量资产。

2   2017-05-22 09:49:46.803 “中国制造2025”受欧盟质疑,中国回应 (点击量:14)

近日,中国欧盟商会在京发布了《中国制造2025:产业政策对弈市场力量》研究报告,报告称,“中国制造2025”相关政策措施或与市场化改革不符。并对《中国制造2025》可能引发的保护主义提出担忧。

针对近来外界对 《中国制造2025》出现一些误读,中国工业和信息化部部长苗圩在3月11日召开的十二届全国人大五次会议记者会上作出澄清,“中国制造2025”适用于所有中国境内企业,对内资企业和外资企业一视同仁。

苗圩表示,市场化改革是官方制定《中国制造2025》及相关政策的出发点,但同时亦需更好发挥政府引导作用,这实际上也是国际通行做法。

《中国制造2025》秉持开放、共享精神

苗圩强调,作为一个发展中国家,中国对先进技术和产品存在巨大需求,制定实施《中国制造2025》的根本目的在于加快推进中国工业转型升级。

两会期间,针对外界诸类质疑,接受中国经济时报记者采访的多位代表、委员以及业内人士都表达了类似观点。他们认为,目前,全球贸易保护主义抬头,“逆全球化”思潮暗流涌动,在此背景下,中国制造业转型以提升在全球价值链中的地位成了紧迫之举。

全国政协委员、重庆市政协副秘书长王济光在接受本报记者采访时表示,我国实施 《中国制造2025》、提振制造业正如德国推进工业4.0一样,是为了提高产品品质,提升市场竞争力,使得国内外消费者享受到品质更高的产品,这对欧盟国家亦是一种福利。“欧盟国家应当秉持开放、包容的胸怀,摘掉有色眼镜,平心静气地去看待。”

“十八届五中全会上提出的‘共享’的发展理念,我们推动制造业水平向中高端迈进,实际上就是践行‘共享’精神,这个过程中中外制造业能够互相学习,取得共赢,不存在我国对他国企业和产品的排挤。”全国人大代表、中航工业航宇董事长马永胜对本报记者表示。

商务部国际贸易经济合作研究院国际市场研究所副所长白明对中国经济时报记者表示,实施《中国制造2025》,能够让中国企业站在一个更高的平台上,当然,平台越高意味着竞争越激烈,这不单对中国企业来说是一个挑战,对外国企业来说同样面临着竞争,因此,一些外国企业担心中国制造业走向中高端后与其产品会有重合,从而带来高技术领域更加激烈的市场竞争。这种担心虽可以理解,但是,他们应当考虑到,越是竞争,越有合作空间,通过合作释放更多机会,共同把蛋糕做大,产生互利共赢的效应。与其担心竞争不如增加合作,不合作只会让蛋糕越做越小。

“我国在最新的外商投资产业指导目录中进一步放宽了对外资准入,并且明确提出要欢迎外商投资企业加入《中国制造2025》的战略实施当中。”中国贸促会消费经济研究院副院长赵萍对本报记者表示。

此外,赵萍认为,虽然是国家发展战略,但是《中国制造2025》在相关产品市场准入方面并没有远高于欧美等发达国家的标准,所以对于欧盟各国生产产品不会因为实施《中国制造2025》而被排斥到中国市场之外。

正如苗圩所说,在推进《中国制造2025》过程中,官方一直强调加强国际双边、多边交流和合作。他透露,目前中国与德国已签署合作协议,就《中国制造2025》和德国“工业4.0”建立合作机制,并且在智能制造标准体系建设等细分领域取得积极成效。合力推动智能制造走向纵深

《中国制造2025》连续3年出现在政府工作报告中。李克强总理在今年的政府工作报告中,特别用了“深入实施”这样的表述,还着重强调要“加快大数据、云计算、物联网应用”“把发展智能制造作为主攻方向”。

下一步,应当如何继续推动我国制造业向中高端迈进?

对此,全国政协委员、民建中央调研部部长蔡玲对中国经济时报记者表示,首先,在智能制造方面,应当抓住新一轮科技革命的机遇,乘势而上,推动新一代信息通讯技术和制造业融合发展,做到人、机、物真正融合,以提高制造业核心竞争力,并实现批量化定制生产。

其次,过去传统制造业存在污染问题,今后在推动制造业转型升级过程中不仅要注重高效技术的开发,同时要贯彻落实绿色发展理念。

再次,近年来,我国制造业在发展过程中面临诸多外部挑战,一方面要应对发达国家高端制造业回流,另一方面面临东南亚发展中国家廉价劳动力造成的挤压,因此,更加需要营造支持实体经济特别是制造业发展的环境,给企业更多空间去创新,去培育核心竞争力。

赵萍表示,应该更多地从鼓励创新的角度去打造更加宽松的制度环境,更好地保护知识产权,鼓励企业把研究成果产业化应用到产品的创新当中。

此外,在创新过程中要鼓励互联网渗透到各个行业,鼓励以互联网思维改造传统产业。

赵萍认为,需要注意的是,《中国制造2025》虽然是中国版工业4.0,但是在出台制定相关产品的技术、标准等方面,更多地考虑了国际化程度,这样有利于中国制造产品走向国际市场。

作为军工企业负责人,马永胜认为,本土制造业在智能制造、大数据应用以及新业态等方面与德国等先进国家仍存在较大差距,且本土制造业水平参差不齐,中低端产品仍然居多,因此,政府和企业应当认识到在提升制造业水平方面还有很长的路要走。

从企业的角度而言,马永胜希望国家层面对重点领域予以扶持,特别是对大型装备制造、精密设备制造等,加大技改和投入力度,同时,企业自身也需要付出更多努力。.

3   2017-05-22 09:50:13.293 2017年中国数控产业现状及中国经济未来趋势 (点击量:11)

江世琳,大连光洋科技集团董事长助理,1982年生于辽宁大连,2005年信息工程专业毕业。长期从事政企公共关系事务、知识产权、科研项目管理、企业文化等工作。对数控产业与基础工业和经济发展的关系的思考略多,曾长期蒙受中国工程院、知识系统工程奠基人王众托院士的系统工程论思想(创始人为钱学森先生)的启迪,对宏观工业经济的发展,略有思考。尤其是近些年来东北工业经济的囧境,更引发了我的很多思考,尤其是长期以来困扰东北的人才外流问题,更希望可以和大家交流互动。

我在数控产业从业11年,经历了我国数控产业爆发式发展的阶段,亲自见证了该领域的可喜成绩,也能够感受到当前存在的种种问题。从我所在的行业领域,推己及人地思考东北经济下滑的现状,产生了一些看法,希望与各位老师交流、探讨。

我是工科出身,喜欢先讲理论基础,所以我们不妨从钱学森先生的系统工程理论开篇讲起。

一、钱学森先生的系统工程论

钱学森提出的现代科学体系结构,从应用实践到基础理论依次是:工程技术;为工程技术提供理论基础的技术科学;基础科学;综合、提炼并高度概括的马克思主义哲学。钱先生开创性地将系统工程上升到了哲学高度,是对社会主义国家的一项重大贡献。

钱学森认为,系统思想是分析与综合的辩证思维工具,它从辩证唯物主义中撷取了哲学的思维方式,从运筹学和其它系统科学中获取了定量化的表达形式,在系统工程学中进行了丰富的实践。

通常,我们把极其复杂的研制对象称为系统,即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体,而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。例如我们常说的交通系统、指挥系统、航天系统等等。而系统工程就是处理系统的工程技术,是组织管理这种系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法,是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。

事实上,系统工程其实是横跨自然科学与社会科学的。在我国,最早应用系统工程并取得显著成就的就是航天系统。在航天系统中,每一类型号都有一个总体设计部,实践证明这是非常有效的。钱学森认为,总体设计部的实践,体现了一种科学的方法,这种科学的方法就是系统工程。

综上,我认为,以系统工程的理论去解决复杂的系统问题,是科学有效的(参考书籍:《论系统工程》,1988年修订版,钱学森等著)。如果说钱学森先生的系统工程离我们较远,那么下一个引证的对象就生活在我们身边。

二、王众托院士的知识系统工程思想

王众托,中国工程院院士,系统工程与管理科学专家,大连理工大学教授,中国系统工程学会副理事长,国际知识与系统科学学会副主席,国际知识与系统科学杂志主编。他是我国系统工程学科研究与学位制度创建人之一,我国知识系统工程的奠基人,曾获得系统科学与系统工程科学技术奖终身成就奖,是钱学森先生系统工程论的继承者和发扬者。

(一)系统集成理论。王众托院士的系统集成理论指出,系统是由两个或两个以上的要素相结合的,这种结合必须符合一定的规律,并且在结合以后必须产生整体功能,即系统功能。其分类方法有:

1.经济活动中集成的内容:技术集成,管理集成,技术与管理综合集成(如CIMS);

2.集成设计的范围:宏观集成,中观集成,微观集成;

3.集成对象的物质性:实物性集成,非实物性集成(如方法、理念、算法、软件等);

4.集成的动力来源:外动力集成(自然动力和社会动力),内动力集成(系统自组织行为)。

我个人认为,王院士是钱先生的系统工程理论在现实当中具体实践的重要代表,属于典型的系统工程的应用。

(二)系统集成创新。在系统集成创新方面,王众托院士根据不同的创新主体之间的关系,将创新分为:模仿创新,自主创新,合作创新。 自主创新又分为:原始创新和系统集成创新。我们国家层面提出的引进消化吸收再创新,其实也是集成创新的一种。

(三)系统集成创新的典型形式有:

1.单元技术与单元技术的集成,如数控机床、数码相机等;

2.单元技术与系统技术的集成,如电脑(多媒体功能与微机系统的集成)等;

3.设计技术与加工技术的集成,如CAD、CAPP、CAM等;

4.技术与管理的集成,如CIMS、SCM等;

5.组织的集成,如企业兼并重组,校企联合,产学研合作等;

6.产业的集成,如三网合一、无人驾驶等。

王院士为我们下一步探讨数控产业与工业和制造业的关系,重新规划了一个视角。

(四)知识系统工程:

1.知识系统工程是对知识进行组织管理的技术;知识系统是复杂的人—机系统,是人与组织开展知识创新的复杂自适应系统;

2.知识系统的体系结构包括:组织、人员、技术、经营、文化五个体系结构;

3.知识系统运行过程分析包括知识运作过程和知识管理过程,知识运作过程是指一线工作者为本职工作需要而去收集、运用或生成知识的过程,而知识管理过程则是对知识运作进行管理、提供有利于知识应用和知识创新环境的过程;

4.知识系统工程中论述的问题

1)知识战略与组织战略的集成;

2)新知识系统开发;

3)学习型组织建设;

4)知识工作的信息技术支持系统建设;

5)制造业项目管理中知识系统工程应用等内容,为数控产业企业开展创新工作提供了理论支持。

在如上五个结构体系中,最核心的是人。

三、数控产业对基础工业与制造业企业发展的影响

(一)数控产业基本内容及其现状和趋势

1. 什么是数控:通常意义上认为是计算机数字控制的简称,即CNC(Computer Numerical Control);

2.什么是数控机床:数字控制机床,一种装有程序控制系统 的自动化 机床;被尊称为“工业母机”;

3. 什么是数控系统:利用数字指令控制机器动作的系统,常用受控对象包括位移、角度、速度、力等模拟量和电流、功率、扭矩等数字量;也就是说,用数控系统控制加工的机床,就是数控机床。数控机床应该算是工业自动化 最基本的制造单元了。

4. 什么是数控产业:一般泛指数控机床产业。但本人认为,除数控机床外,数控产业还应包括数控系统、伺服驱动器、电机 、传感器、执行部件、机床本体和机床制造工艺、机床加工工艺等内容,涵盖了机械、电子、控制、自动化、软件、材料、工艺等学科。数控产业是一个集资金密集型、劳动力密集型、知识密集型等于一体的产业,如果把数控机床比作一个人的话,数控系统是人的大脑,伺服驱动器是人的肌肉,电机是人的关节,传感器是人的眼睛,执行部件(回转工作台或摆角铣头)是人的手脚,机床本体(床身/裸机)是人的骨架。通俗地讲,数控机床的出现就是替代了人的手工操作,使得生产制造更规范、更专业、一致性好,不依赖于人力。但其为工艺服务的本质是不变的。

5.什么是机床制造工艺:机床制造工艺是指机床的生产制造过程,机床加工工艺是指机床加工零部件的使用过程,其中有一些关键概念,常见包括:

1)五轴联动:准确地说是五坐标联动。核心是刀尖点旋转编程(RTCP),意思是刀尖点可以到达空间中任意位置,作用是可实现空间任意曲面的加工,例如船用推进器的螺旋桨,汽车增压器叶轮、飞机发动机整体叶盘、汽轮机和燃机用叶片等关键工业零件。换句话说,就是复杂的自由曲面,没有这个功能就不能由图纸变成实物。

2)复合加工:多种工艺手段在工件一次装卡下完成,例如车铣复合、车削复合、铣削复合、磨削复合、增材制造(3D打印 )与金切制造复合(加减一体化制造)等,是最大限度地提升工艺能力、保证加工精度的制造方式;尤其是加减一体化制造,对未来的影响极其重要,例如飞机异形结构件、鱼雷推进器等。

6.军事工业技术:很多军事工业技术的源头都有数控产业技术的身影,例如:航母用的电磁弹射技术,其技术原型就是数控产业的直线电机技术;中国的直线电机技术,现在已经基本成熟了。

所以我们新建的航母采用电磁弹射,完全没有技术障碍,只存在工程解决方案的问题。美国IPG(阿帕奇)公司生产的1KW小型激光器禁止对华出口,因为它的另一个用途是具备杀伤性的激光枪。这种1KW小型激光器的大小,比我们常用的激光笔大不了多少。.

4   2017-05-22 09:50:46.46 数控机床行业六大发展趋势 (点击量:8)

 1、多功能化   配有自动换刀机构(刀库容量可达100把以上)的各类加工中心,能在同一台机床上同时实现铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻螺纹等多种工序加工,现代数控机床还采用了多主轴、多面体切削加工。数控系统实现数控机床之间的数据通信,也可以直接对多台数控机床进行控制。   2、高速度、高精度化   速度和精度是数控机床的两个重要指标,它直接关系到加工效率和产品质量。目前,数控系统采用位数、频率更高的处理器,以提高系统的基本运算速度。同时,采用超大规模的集成电路和多微处理器结构,以提高系统的数据处理能力,即提高插补运算的速度和精度。并采用直线电动机直接驱动机床工作台的直线伺服进给方式,其高速度和动态响应特性相当优越。采用前馈控制技术,使追踪滞后误差大大减小,从而改善拐角切削的加工精度。   3、智能化   现代数控机床将引进自适应控制技术,根据切削条件的变化,自动调节工作参数,使加工过程中能保持最佳工作状态,从而得到较高的加工精度和较小的表面粗糙度,同时也能提高的使用寿命和设备的生产效率。具有自诊断、自修复功能,在整个工作状态中,系统随时对CNC系统本身以及与其相连的各种设备进行自诊断、检查。一旦出现故障时,立即采用停机等措施,并进行故障报警,提示发生故障的部位、原因等。还可以自动使故障模块脱机,而接通备用模块,以确保无人化工作环境的要求。为实现更高的故障诊断要求,其发展趋势是采用人工智能专家诊断系统。   4、数控编程自动化   随着计算机应用技术的发展,目前CAD/CAM图形交互式自动编程已得到较多的应用,是数控技术发展的新趋势。它是利用CAD绘制的零件加工图样,再经计算机内的轨迹数据进行计算和后置处理,从而自动生成NC零件加工程序,以实现CAD与CAM的集成。随着CIMS技术的发展,当前又出现了CAD/CAPP/CAM集成的全自动编程方式,它与CAD/CAM系统编程的最大区别是其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与,直接从系统内的CAPP数据库获得。   5、可靠性最大化   数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。数控系统将采用更高集成度的电路芯片,利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路,以减少元器件的数量,来提高可靠性。通过硬件功能软件化,以适应各种控制功能的要求,同时采用硬件结构机床本体的模块化、标准化和通用化及系列化,使得既提高硬件生产批量,又便于组织生产和质量把关。还通过自动运行启动诊断、在线诊断、离线诊断等多种诊断程序,实现对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断和报警。利用报警提示,及时排除故障;利用容错技术,对重要部件采用“冗余”设计,以实现故障自恢复;利用各种测试、监控技术,当生产超程、刀损、干扰、断电等各种意外时,自动进行相应的保护。   6、控制系统小型化   数控系统小型化便于将机、电装置结合为一体。目前主要采用超大规模集成元件、多层印刷电路板,采用三维安装方法,使电子元器件得以高密度安装,较大规模缩小系统的占有空间。而利用新型的彩色液晶薄型显示器替代传统的阴极射线管,将使数控操作系统进一步小型化。这样可以方便地将它安装在机床设备上,更便于对数控机床的操作使用。 .

5   2017-05-22 09:51:14.71 基于VERICUT 的双主轴车削加工中心虚拟仿真应用研究 (点击量:3)

双主轴车削加工中心加工功能强大,能够一次装夹下完成零件的所有加工特征,但由于其结构的复杂性,机床在进行新零件试切时容易发生干涉、碰撞等危险情况。采用虚拟仿真加工技术,基于VERICUT 软件构建机床的虚拟仿真加工系统,对工件进行仿真加工,能够方便、准确的检测NC 程序的正确性,观察加工过程,预知加工结果,进而完成NC 程序纠错,保证实际加工的可靠进行。 .

   0.引言

  双主轴车削加工中心是在车削机床基础上添加了动力铣、钻、镗以及副主轴等功能而形成的先进加工机床,该机床使得需要多个加工工序的工件在车削加工中心上一次完成,不仅减少了因多次装夹而导致的加工误差,还提高了加工效率,对机械产品的高质量、高效率加工产生巨大影响,促进了制造业的快速发展。然而由于双主轴车削加工中心不仅结构复杂,且存在铣、车等不同模式,在实际应用中存在数控程序编写困难、正确性检测困难的问题,这些问题制约着车削中心的高效应用,给企业快速生产带来障碍。通过应用虚拟仿真技术,能够快速、准确的实现NC 程序的正确性检测,同时完成工件的仿真加工,直观的观察工件加工过程,预知加工中可能出现的干涉、碰撞的危险情况,降低机床使用中的风险[1]。本文以TNR-200YS 双主轴车削中心为研究对象,基于VERICUT仿真平台,构建该机床的虚拟仿真系统,介绍了在VERICUT 中建立双主轴车削加工中心虚拟仿真系统的一般方法及技术难点,并对一回转体零件进行仿真加工,证实该虚拟仿真系统的正确性及可靠性。

   1.双主轴车削中心虚拟仿真加工原理

  虚拟仿真加工系统是实际机床在不消耗能源和资源情况下在计算机中的完全映射。它由机床硬件结构和控制系统两部分组成。根据机床的结构及尺寸,在VERICUT中建立虚拟机床模型,使其具有与实际机床相同的加工功能,满足虚拟情况下加工的需要。其仿真原理及构建过程如图1 所示。

   2.构建虚拟仿真系统  

   2.1 机床参数测量

  虚拟机床模型和实际机床模型的一致性是虚拟加工仿真结果可靠性的重要保证[2]。双主轴车削中心要在不停机状态下完成换装,对机床各部件的空间位置精确度提出了更高的要求,获取准确的机床参数便成为研究的关键之一。机床的尺寸主要通过实际测量以及查询技术手册来获取,在实际测量时,主要通过激光测量仪、卷尺、板

  图1 双主轴车削中心虚拟仿真加工原理

  尺等工具来对机床各运动部件进行测量。建立虚拟模型所需主要尺寸有:①、机床主轴、副主轴、工作台、刀塔等组件的外形尺寸;②、机床在初始状态下(即X0Y0Z0C0时),各移动、旋转组件的定位尺寸及相互间的内部空间尺寸;③、机床其它部件的装配尺寸;④、机床外形轮廓尺寸。

   2.2 构建虚拟机床硬件结构

  要正确建立机床的虚拟模型首先需要明确机床的运动关系即机床的运动链。TNR-200YS 具有两条运动链:基座———工件;基座———刀具,如图 2。对运动链上的各部件进行三维建模,并按照运动关系将其组合起来,即完成机床的硬件结构。由于该机床结构较复杂,在VERICUT 中对其建模存在一定的困难,因此选择在UG 中完成各部件模型的建立,然后将部件模型保存为STL 文件导入VERICUT 中。

  图2 机床运动链

  完成机床各个结构部件的几何模型后还需对其赋予运动关系,这样机床才具有与实际机床一致的运动特性。在VERICUT 中构建机床的运动树,选择相应的运动组件来实现运动关系的添加。将UG 中建好的.STL 文件加载到相应的组件下,并对照实际机床将各部件放在准确位置[3]。如图3 为基座—刀具模型机构图。

  用类似的方法完成主轴、副主轴、卡爪等部件的加载,如有模型的位置与实际模型位置不符的,利用VERICUT中的“配置模型”功能调整模型位置。

  2.3 建立刀具库

  VERICUT 中提供了丰富的刀具设计样本,根据刀具的具体特征及参数,选择所需结构及尺寸即可生成刀柄、刀片。刀具生成后,为保证加工的顺利进行,还需设置刀具的驱动点(对刀点)、安装点等参数如图4 所示为双刃车刀的设计。

  2.4 控制系统配置

  根据实际机床的控制系统,在VERICUT 所提供的控制系统库中选择FANUC21i 系统。由于双主轴车削加工中心与通用机床有所不同,因此,需要针对实际机床中用到的代码进行数控系统的再开发,使得开发后的控制系统能够满足机床的加工功能。

  TNR-200YS 双主轴车削中心在使用中能够进行主轴车削、主轴铣削、副主轴车削、副主轴铣削等多个加工模式,这些加工模式的区分是通过代码M75、M76、M175、M176 来实现的,因此要专门对这些代码进行定制。在VERICUT“文字/ 地址”窗口中,添加需要的代码名称,并进行相应功能的描述,在宏命令格式中定义代码的功能,完成特殊功能代码的定制。用类似的方法实现其它特殊功能的G、M 代码的设定。

   2.5 机床参数设置

  为确保仿真加工的顺利进行,还需进行机床参数的正确设置。VERICUT 中要进行的机床参数设置主要包括:机床行程、碰撞检测、换刀点等。只有正确设置机床参数,才会在虚拟加工中当出现超程、碰撞的问题时及时报警。因此机床参数设置对虚拟系统的可靠运行尤为关键。根据实际参数完成设置后,仿真系统构建完成。

   3.仿真加工  

   3.1 NC 程序生成

  在三维软件UG 中建立工件的三维模型,并利用UG先进的数控加工功能,进行工件的工艺处理,生成正确的前置刀具轨迹。UG 中自带了强大的后置处理功能,能够快速的对三轴及以下的刀具轨迹文件进行处理,生成机床能直接识别的NC 程序[4]。本文主要研究机床的多轴复杂加工功能,而UG 自带的后置处理器不能满足工件的使用要求,因此需要基于UG 后处理模块进行专用后置处理器的开发,以满足NC 的正确生成。

   3.2 虚拟仿真加工

  将UG 中输出的NC 程序添加到虚拟仿真系统中,添加毛坯、工件的模型到系统中,并对G 代码偏置进行设置,设置完成后进行工件的仿真加工,如图5 所示。

  图5 虚拟仿真加工

   4.总结

  文中对VERICUT 中建立双主轴车削加工中心虚拟仿真系统的一般方法进行了总结,并以TNR-200YS 双主轴车削中心为原型,对其建模中的一些关键点及难点进行概述,完成了该机床的虚拟仿真系统的建立,并对一回转体工件进行了仿真加工。结果表明:该仿真系统能够正确的实现双主轴车削加工中心的所有加工功能,正、副主轴上的加工与实际要求相符。通过仿真加工检测了加工中可能出现的干涉、碰撞等危险情况,预知加工过程,提高了实际机床应用中的安全性及效率。为双主轴车削加工中心的虚拟建模及仿真提供了参考。.

6   2017-05-22 09:51:50.137 上下料数控机床机器人自动化生产线运作特点 (点击量:1)

上下料数控机床机器人产业具有一般的高新技术产业所表现的高投入、高技术、高风险、高回报等特征,机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。现如今,上下料数控机床机器人虽然还未发展到非常智能的程度,但简单的机器人机械手已经渐渐深入工业领域,人们也越来越依赖先进的科技去进行生产和生活。上下料数控机床机器人的普及是实现自动化生产,提高社会生产效率,推动企业和社会生产力发展的有效手段。上下料数控机床机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流。

[imgid=0]

 上下料数控机床机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,上下料数控机床机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。大多数上下料数控机床机器人有3~6个运动自由度,其中腕部通常有1~3个运动自由度;驱动系统包括动力装置和传动机构,用以使执行机构产生相应的动作;控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。

  上下料数控机床机器人能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的上下料数控机床机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。 所有的工作的完成都具有高效性、持久性、速度和准确性。其主要应用的领域包括:焊接、刷漆、组装、采集和放置(例如包装、码垛和 SMT)、产品检测和测试等。

  在工业自动化生产线上以机器人为核心成为工厂发展不可逆转的趋势,机器人的自动化将会更好的服务于生产建设中。上下料数控机床机器人作为先进制造技术和自动化的典型代表,不仅对于先进制造业的发展具有重要的作用,而且对于高科技产业和传统产业的发展具有显著的促进作用。

深圳市博立斯智能装备有限公司是一家长期专业从事数控冲床周边成套自动化设备的企业,多年来始终坚持把研发:为客户解决需求、生产:为客户提供高质量的上下料数控机床机器人、冲床冲压机械手、数控机床机械手、上下料机械手、机床机械手、关节机器人等自动化设备。博立斯能为您提供数控冲床机械手整体规划方案,从单台冲床到多台冲床的机械手自动上下料以及配套的供料、翻砖等装置的客制化订制。欢迎广大客户来电咨询,更多自动化设备,

7   2017-05-22 09:52:17.593 镗铣床数控设备系统改造过程中遇到的问题及解决措施 (点击量:3)

一、镗铣床数控设备系统原状

  WOTAN rapid2 数控落地镗铣床是1993 年德国生产的,经过二十多年的使用磨损,机械精度严重丧失(如图1)。原数控系统是西门子880 系统,进入老化故障多发阶段,因西门子系统换代出现备件购买困难,必须进行机械大修和数控系统改造来恢复机床的机械精度和控制精度机床存在主要问题如下:该设备W 轴运动时爬行严重,目前该轴已经不能继续使用。机床立柱前倾,疑为W 轴气浮板损坏所致,其他轴工作正常。机床在W 轴不参与运动的情况下,可以正常加工,但工件精度因W 前倾而降低。系统采用已淘汰多年的西门子880M 系统,系统故障后,无配件可换。液压和润滑系统老化,很多油路不通,关键传动位置得不到润滑。

  图1 数控镗铣床外观

   二、镗铣床数控设备系统改造方案

  (一)电气部分的改造方案

   1 系统选型

  采用西门子公司的SINUMERIK 840D 数控系统对原机床数控系统进行改造升级。SINUMERIK 840D 的软硬件配置应满足原机床的控制功能:X、Y、Z、B 五轴联动,OP010 机床操作单元,10.4 寸彩色TFT 显示器,19 寸机床控制面板,PCU50,NCU571.5,40G硬盘,零件程序内存为 3MB(如图2)。

  图2 840D系统PLC连接图

   2 驱动单元

  采用西门子611D 全数字交流驱动装置,1FK7 交流伺服电机代替原机床直流伺服电机,对伺服系统进行改造升级;主轴保留原直流主轴电机,采用西门子 6RA70 主轴直流驱动对主轴系统进行改造升级。

   (二)机械部分改造方案

  机械部分的改造也是一项十分重要的改造内容;设施改造以后整个机床设备能够顺利地得以运行,加工精度能够得到进一步的保证。需要对机床的导轨、主轴、刀具、工作台等部分进行详细的方案论证和方案设计;

  (三)润滑和液压系统改造方案

  润滑系统的改造方案如下:首先是对原来的导轨润滑管路进行清洗、修理,采用南京贝奇尔集中式定时定量泵改造机床元润滑泵;其次是改造液压箱容积为120 升,清洗液压控制元件及各管路系统的液压控制件;再次是更换老化的管路、高压胶管及接头。

  针对液压系统的改造方案如下:

  1. 更换电磁阀;

  2. 增加单独的油冷温控器;

  3. 更换气动部分失效的管路;

  4. 修复各轴防护罩,更换各轴刮刷器;

  5. 清洗检修机床的液压系统、气动系统、润滑系统,更换老化的油管、油封、及损坏的电磁阀;

  6. 检修旋转工作台传动链,更换旋转工作台轴承;

  7. 清洗、检修机床的液压系统、润滑系统、更换老化的油管、油封、及损坏的电磁阀。检修冷却系统;

  8. 机械部件组装、调整各运动轴之间的位置精度,达到出厂标准;

  9. 检修气动系统,更换损坏的元器件(包括导轨气浮机构);

  10. 清洗疏通、检修机床润滑油路,保证所有润滑点均能润滑;

  11. 机床喷漆翻新。

  根据机床修理改造后主要用于加工使用要求,及机床的结构特点,为了保证机床在经过修理改造后能够拥有足够的加工能力和精度保障,机床的大修在保定的修理基地进行,对机床的机械部分进行大修,将机床进行分解、检查零部件是否因镗损需要修理、和换件。

  三、镗铣床数控设备系统改造过程中遇到的问题及解决措施  

   (一)伺服电机速度不稳

  在电气部分的改造当中,遇到主要的问题就是伺服电机控制速度不稳定。为解决伺服电机速度不稳定的问题,从伺服控制参数的调整、反馈单元的检测和数控指令的给定三个方面进行了分析研究。最终通过仔细的检修调试,排除了系统本身指令输出,找到造成伺服电机速度不稳定的原因是伺服驱动器的控制参数不合适,结合仿真的的最优波形,最终确立了伺服驱动单元控制的参数,解决了伺服电机速度不稳定问题。接下来,叙述伺服驱动单元参数调整确定的过程。

  一个数控伺服系统的参数一般包括机床通用参数、轴相关参数和驱动参数三大部分。一个伺服控制系统性能的优劣需要这些不同功能的参数共同作用,配合默契才能达到最优的控制结果,为得到稳定的伺服电机速度控制性能,按照实际机床设备的特性和仿真的最优波形对数控系统的系统参数、轴相关参数和伺服驱动器参数进行从新调整分析,最终得到对伺服电机速度稳定控制的最佳性能,是参数调整的最终目的。参数值的调整优化是一种为使整个系统达到最佳工作状态时,实际负载、驱动单元以及伺服电机工作时的最佳配合状态。

   (二)工作台抖动

  在对镗铣床机械部分的安装调试过程中,遇到最大的问题就是工作台前后和左右方向上运行的抖动。在排除了电气部分的故障后,首先,对整个工作台运动部分进行分析。一吨重的工作台靠气浮导轨减小台面与底座的摩擦,使用滚珠丝杠作为传动机构。在对工作台运动部分的检修过程中,首先解决丝杠的传动问题,对丝杠的螺距进行了精确的检测,发现传动部分没有故障,在对工作台气浮部分的检修过程中,发现在工作台运动过程中,有部分导轨与底座导轨有接触摩擦。气浮导轨运动过程中不能完全气体隔层,导致导轨运动时受到的摩擦力不均匀是导致,工作台运动过程中抖动的最终原因。

  围绕解决导轨运动受阻力不均的问题,首先,对整个气压系统的压力进行了检测,检查了每一个关键节点的压力值和空气压缩机的运行状态,发现压力系统工作正常,最后,在对导轨上气体压力进行检测时,发现整条气浮导轨的压力值不均。所以,确定工作台运动过程中,抖动的原因是气浮导轨上压力不均,导致工作台气浮导轨向上浮起的升力不足,使工作台导轨与底座导轨不能完全脱离,运动时产生不均匀的摩擦力。为解决气浮导轨压力不均的问题,采取对每个气体管道进行疏通,检修由气源到气浮出口装置之间的系统元件;对失效件予以更换。气浮嘴部的清理,对气浮嘴部逐一分解清理与清洗,对损坏的气浮嘴进行更换,轴传动机构修理调整更换空气滤芯和疏通每个气浮导轨气眼的方法,解决了气浮压力不均,最终解决了工作台运动时抖动的问题。

  (三)静压主轴运行不

  在主轴运行试验中,当主轴在高速状态运转时,运行不稳定。为解决静压主轴运行不稳定的问题,首先对静压主轴的工作原理进行了分析,主轴旋转时的支撑点是靠均匀分布在主轴周围的液压系统。所以,首先对主轴周围的液压进行压力检测。压力检测表明,在低速和中速运行时,主轴周围的液压压力稳定且均匀。但是在主轴在高速旋转时,主轴周围的压力检测显示不均匀。这是导致静压主轴系统工作不稳定的原因。为解决这一问题,采取更换所有跟主轴静压系统相关的密封件,对所有参与静压系统工作的电磁阀的动作以及电磁阀进行疏通。最终,解决了静压主轴高速运行时不稳定的问题。

   四、镗床数控设备系统改造后的效果

  由于零件精度的等级以及相应的加工方法,代表着一个设备的加工精度与效率,有着严格的标准和加工要求。首先得到低精度、中等精度、高精度和特别精密精度的加工方法总结如下表1 所示:

  表1 零件精度等级及其相应的加工方法

  通过对数控设备系统的改造,使设备不仅在加工精度方面都有了较大的提高,而且大大提高了设备的智能化水平,节约了人力成,提高了生产效率。减少了加工工件道工序次数。改造后的设备,镗铣床的故障率大大下降,停机次数大大减少,维修难度大大降低,从根上解决了设备生产能力低下的问题。新的智能系统和应用软件的应用,编程变得更加简单,加工复杂零件的功能大大提高,工序大大减少,提升了设备加工复杂工件的能力。为提升设备的生产效率做出了重要贡献。.

8   2017-05-22 09:52:36.503 CAD/CAM软件技术及其在数控I床中的应用 (点击量:2)

1、前言

现代信息技术的进步,使科学技术的发展日新月异,高新产业的辅助,使计算机相关应用及各种软件技术越来越多地进入到了各个企业的生产和经营过程当中。CAD/CAM软件的应用,可以说是信息技术领域的以此重大突破,其优势已经被获得了越来越多的共识。制造行业作为推动我国社会经济的重要力量之一,加强技术应用也是时代发展的大势所趋。很多研究已经对CAD/CAM软件技术以及数控机床进行了系统性的分析,从中不难看出,CAD/CAM软件技术在数控机床当中的应用,是制造产业中的一项重大突破,对于全面提升制造业的生产效率来说,具有着划时代的革命性意义。传统的制造业生产和简单的数控机床应用已经无法满足当前企业的实际需求。因此,深入开展CAD/CAM软件技术在数控机床的应用,对于更多制造企业进一步提升生产效率具有着重要的指导意义。

2、CAD/CAM软件技术与数控机床概述

2.1、CAD/CAM软件技术

CAD技术全称ComputerA ided Design,是一种基于计算机技术的辅助设计软件,自从上个世纪九十年代末发展至今,已经被诸多行业领域所应用。其功能主要包括:建立模型、数据计算、模拟仿真、绘制图形等等I1 。其应用于数控机床当中,主要作用是为了服务于数控生产加工的辅助,通过数控技术独有的高精度计算功能加以强大的文字、图像等处理技术,使数据的存储和处理能力全面提高,设计者可以据此来提升创造性思维,有利于对数据进行综合性的判断分析,并通过逻辑化的处理来有效提升设计进程。

CAM技术全称ComputerA ided Manufacturing,同CAD技术一样,均为基于计算机系统的辅助功能软件,相对来说.CAM的覆盖面更加广泛,应用于数控机床中主要实为了实现更加高效的编程,功能内容包括数控路径的规划、生成切割位和NC代码等。

2.2、数控机床

数控机床就是在机床加工过程中,应用数字化对加工数据进行控制的一项技术,因此其涵盖了机械加工、监控检验、微电子、智能控制技术等,属于一种高新技术,从其起源至今,发展极为迅速,对我国制造业的发展,起到了不可估量的推动作用。客观地讲,数控机床的应用,通过以数控技术作为核心,在制造行业领域有着极高的代表性,在机电一体化领域当中具有着极高的水平,其智能化地位在国际当中都具有着相当的影响力。

3、CAD/CAM软件技术在数控机床中的应用现状

当前,我国的数控机床虽然已经获得了普及应用,但很多制造业当中并没有配备专门的基于某项软件技术的计算机辅助系统,因此相对来说,关于CAD/CAM软件技术在数控机床中的应用成为了一门新兴学科,其设计理念就是在数控机床中,应用计算机辅助设计制造,以此更进一步提升数控机床的技术精度,使加工效果更为理想。

从基于CAD/CAM软件的计算机设计,直至通过数控机床加工,其主要步骤为:设计参数的制定一软件制图一输入参数进行加工一刀路文件生成一模拟刀具轨迹一根据模拟调整参数一生成执行文件一执行文件一机床生产.整个过程看似简单,实际上从技术的角度看极其系统化和复杂化,始终都离不开基于计算机的软件操作。其软件功能又分为几类:第一,设计软件主要进行加工制造零件图形的设计与绘制,比如本文所提及的CAD,或者是更为先进的BIM三维绘图软件等等:第二类就是制造类软件,也就是本文所分析的CAM.通过此软件的应用来生成加工所需的代码,然而软件的绘图功能又二维图形和三维图形等等,总之,就是要通过设计软件使图形加工为成品,也就是通过NC代码的生成来命令机床根据参数进行加工,直至后续的产品处理。第三类就是执行软件,机床加工需要NC代码的指示,机床与计算机之间的通讯可以采用COM端口相联,然而通常在实际应用的过程中,都通过机床控制器来进行控制,与人之间的交互则需要依靠板卡所提供的程序L3]。因此,其驱动程序技术仍有着一定的开发空间,本文在此不作探讨。

4、CAD/CAM软件技术在数控机床中的应用技术分析

4.1、软件数据的共享

从整体上看,当前设计类软件种类繁多,应用的范围也有所不同,因此在实际应用的过程当中,需要考虑到不同软件之间的相互作用力。比如在CAD中,将设计的模具模型输入到CAM软件当中,然后再根据实际需求设置加工参数和加工的刀具路径,来通过CAM软件自动生成NC代码。对此,很多软件在设计过程中均开始注意这方面的问题,绝大多数软件当中都配有专门的供文件进行转换的接口,能够实现文件与文件之间的相互转换。但是转换过程中也要根据不同的情况进行适当的调整,比如大多数软件都与DXF文件兼容,但CAD想要通过DXF格式转换,则需要通过CAD进行二次分解,但此类型的格式转换极有可能使数据丢失,因此,如何在两个不同软件之间找到最佳的转换格式就成为下一步需要解决的问题。

4.2、数控文件的处理

数控机床的工作原理主要就是对数控文件的处理。在整个数控加工过程当中.CAM软件在生成_NC代码之前的后置处理文件则尤为重要,然而,虽然CAM具有着相应的优势,但是其软件功能并没有专门针对于数控机床的相关设计。数控机床具有不同的型号,也分多种用途,不同的数控机床对于不同NC代码和C代码的要求也就存在一定的差异,而数控文件中的后置处理文件对于NC代码的生成可以说具有决定性的作用,因此为了保证NC代码准确生成并被有效识别,就需要依赖于后置文件的处理。而后置文件处理的过程可以将其看成为一编辑文本的处理过程,作用就是为了对加工时的刀具轨迹做好准确的判断,使其能够准确的格式化,并转换成NC代码输出,通过代码的交互实现在数控机床控制器之间的数据传递,命令机床按照程序语言驱动加工。

4.3、CAD/CAM软件技术的集成

在数控机床的应用中,伴随CAD/CAM技术的不断发展,两者可以说已经达到了一种”相互依存”的状态,单一软件的应用已经无法满足很多领域的实际需求,因此.CAD/CAM软件技术的集成,成为了一个大的发展方向。所谓的CAD/CAM软件技术集成,主要指的是将两种软件结合应用,有利于更好地满足智能化制造业的需求,尤其是在近些年出现的CMS(计算机集成制造系统)系统背景下,能够在数控加工中将CAD技术直接转换为CAM.以此来满足数控的加工信息需求,最大程度降低数据信息在转换过程中丢失的概率,将零件的设计、工艺和加工流程等均进行整合,以全面提高生产效率。

从上文的分析中能够看出,在数控加工过程当中,能够借助CAD/CAM软件技术的优势来实现制造加工效率的提升,也由此可见在数控加工过程中对于CAD/CAM软件技术集成应用为加工效率带来的优势,能够有效简化传统的繁琐流程,实现资源转换效率的最大化。在当前诸多的集成软件当中,都是直接通过内部的数据格式来获取到CAD所生成的模型,实体建模功能日臻完善,大多都是通过实体建模继而通过软件包实现参数设计的准确性,并借助高级语言完成对相关驱动的集成。

5、结语

综上所述,随着基于计算机技术各种应用软件的发展,在工业制造业设计领域中的应用范围也在不断扩大,相关研究进展也在不断加深。CAD/CAM技术因为其独特的优势使之在数控机床中的应用前景更加广阔.CAD/CAM技术的网络化也因此成为了热门的研究话题,也必将成为今后的一个大的研究方向。 .

9   2017-05-22 09:52:59.963 路漫漫其修远兮 中国数控产业之路依旧漫长 (点击量:2)

这十年来,我国数控产业经历了爆发式发展的阶段,该领域既涌现了不少令人可喜的成绩,也出现了种种令人担忧的问题。在本文,小编希望和各位读者探讨一下对数控产业现状的一些思考及看法。

“如果用几百万件衬衫换一架波音飞机是一件很丢脸的事,那么数控产业呢?

数字机床被称之为“工业母机”,数控产业除数控机床外,还包括数控系统、伺服驱动器、电机 、传感器、执行部件、机床本体和机床制造工艺、机床加工工艺等内容,涵盖了机械、电子、控制、自动化 、软件、材料、工艺等学科。数控产业的水平代表了一个国家的工业水平。当前全球的数控产业目前以美国、德国、日本、瑞士等国家为技术领先者。

我们先来了解一下全球数控产业领先的国家。

1.美国美国在电子信息方面占据垄断地位,全球的芯片和实时控制软件几乎都来自于美国。同时,美国制造业的发展得益于军事工业,尤其是航空航天产业发展的拉动。

路漫漫其修远兮 中国数控产业之路依旧漫长

2.德国德国的制造业由大量掌握技术诀窍的中小企业支撑,由西门子等大型企业牵引,机械、电子、材料、工艺等各方面技术都发展非常均衡,也得益于战争经济的驱动。

3.日本日本的制造业是在模仿创新(学习英国、德国、美国等)的基础上,由战争驱动的典型。尤其是其二战后,在美国的帮助下,技术经济得以快速发展。

4.瑞士如果说德国是精密和品质的代名词,那么瑞士的代名词就是极致。在数控产业,同种类、同规格的系列产品中,瑞士产品的价格基本是德国产品价格的2~3倍左右。

其它接近第一阵营的还有英国、法国、意大利、奥地利、瑞典和部分前独联体国家等。

“中国是全球机床产量最大的、采购额最高的国家,但销售额却远不是前列。

从市场上看,中国是全球机床产量最大的、采购额最高的国家,但销售额却远不是前列。因为在高档机床领域,中国主要是从上述国家进口机床,尤其是美日德,中国有95%以上的高档机床来自于进口。其余5%为自主生产,但其数控系统等关键部件仍然有95%来自于进口。

通常大家都会认为,用几百万件衬衫换一架波音飞机是很丢脸的事情,但是更为可悲是刚才提到的对华禁售。在数控产业,即便我们愿意出更多的钱,但一些高精密的数控机床仍然不会卖给中国。

高档数控机床在“巴统”清单(现称瓦森纳协定)被列为战略物资。典型如“东芝事件”、“考克斯报告”等等。光洋集团曾从日本大隈株式会社(OKUMA)采购了一台五轴联动卧式车铣复合加工中心,机床已经入集装箱装船了,依然被日本通产省以涉及日本国家战略安全为由扣留。自此,光洋集团的核心技术人员禁止以任何公务理由进入日本国境。

从这个角度来看,我们很容易理解这样一些现象:

是谁支撑了美国的陆军、空军、海军等军事力量?又是谁支撑了英特尔、微软、高通、洛马、波音、GE等等世界级知名公司?是技术强劲的数控制造业。

德国发起了两次世界大战,并且均以失败告终。但至今德国的经济、技术力量依然坚挺的原因,是德国坚持以工业经济为发展主线,所以它抗风险、抗打击、抗“泡沫”的能力均不同凡响。例如德国蔡司,国际光学领域的绝对领导者。

日本是这个世界上唯一一个把美国打疼了的国家,也是唯一一个跟美国进行过大规模海战的国家。日本为何有这种能力?因为日本右翼的核心财团之一——三菱株式会社拥有5个世界500强公司,三菱重工的造船能力是世界领先的。

二战期间,在亚平宁半岛,有一个中立国与法国、德国、意大利都接壤,但却未经战事,这个国家叫瑞士。瑞士不仅有美丽的风光,还有精准的手表。但如果瑞士没有强大的制造业,全民皆兵又如何?

作为老牌资本主义国家,目前值得英国和法国骄傲的资本是什么呢?英国有一个罗罗(罗尔斯罗伊斯Rolls-Royce)公司,它的兄弟公司产品是为人们所熟知的劳斯莱斯(Rolls-Royce)汽车;法国也有两个公司,一个是空中客车(Airbus),一个是阿尔斯通(ALSTOM)。它们是大规模工业化的代表,并带给老牌资本主义国家以持续的工业发展后劲。

还有一例,就是在斯大林格勒保卫战中,斯大林格勒“红十月”拖拉机厂生产的坦克可以直接上前线投入战斗,在那场消耗战中有效地为苏军战备提供补给。在苏联解体以后,世界上仍然存在唯一一个可以以军事力量震慑美国的国家,它叫俄罗斯。

凡此种种,不胜枚举。我想说明的是,虽然我们中国有卫星、火箭、导弹、飞机、大炮、汽车、舰船……但我们却没有加工这些战略装备的关键零部件所需的高档数控机床!这不得不说,是极端令人遗憾的。

我们的数控产业,不论是技术水平还是产业成熟度,与发达资本主义国家、工业化国家相比,只能算是初学者。从产业成熟度来看,我们并不比上世纪20年代的日本、一战后的德国、十九世纪末的英美等国强多少(还好我们有核武器),这与我们国家一直处于制造业的底端是相匹配的,我们的工业化水平亟待提高。

“数控产业又如何影响制造业企业的发展?

1.不论何种制造业企业,其生产工具或生产资料,都直接或间接的需要数控机床作为母机,参与生产过程。例如汽车工业,汽车的产能受制于零部件的产能和装配效率,而零部件则几乎全部是由数控机床加工生产的,国内汽车整车厂和零部件厂,凡是精密加工环节,几乎都来自于进口机床,所以数控机床的产出效率和质量,决定了汽车的产能和质量。

2.由于我国不具备成熟的高档数控机床研制能力,因此,制造业企业在制定生产制造工艺的时候,只能选择进口机床或者装配了进口数控系统的国产机床来加工工件。因此,用户制定的制造工艺直接受制于数控系统的功能开放程度。简言之,我们的想法再好,还需要进口产品的支持,想法才能变成现实。

3.在企业技术产品迭代的过程中,数控系统软件功能和开放程度直接影响其实现,制造业企业为了保障自身的制造能力和制造优势,往往不得不对现有的数控机床进行改造升级或者新购置。

4.制造业企业的基础技术工人队伍的知识和技能体系受制于数控产业。数控系统的品牌体系和功能体系直接决定了基础技术工人队伍的知识体系和操作技能,例如使用德国海德汉系统的技工,同样方法就不习惯操作日本发那科系统。为了降低管理成本,积累技工经验和进行知识系统集成管理,企业所有数控产品可能全部采用同一个品牌的数控系统,技术工人只能掌握和使用同一品牌系统的功能。这一条是很致命的,我们很多的现场技术工人,如果给他换一个品牌的数控系统,他就真的不会干活了,所以,我们的产业工人都成为了国外技术的“奴隶”。

5. 制造业企业的生产制造安全受制于数控产业。制造业企业的生产制造安全,尤其是信息和数据安全,一切都是由数控机床决定的,所有的加工过程、加工数据、产量信息等等,一切都没有秘密可言,完全被数控系统所掌握。

古语云:“工欲善其事,必先利其器。”此“器”即为数控机床,尤其是高档数控机床。没有制造高档机床的能力,在所有后发制造的环节上,我们都会受制于人。.

10   2017-05-22 09:53:27.157 高档数控机床“中国脑”突围 (点击量:4)

数据显示,高档数控机床中,国产数控系统(也就是“中国脑”)市场占有率只有5%。分析人士认为,高端数控机床国产化的市场推广是当前行业发展瓶颈所在,一旦突破,替代进口在望。接下来国家有望出台推动国产数控技术走向应用的扶持政策。

5月30日,多位中国工程院院士在全国科技创新大会期间向中央高层递交了关于支持中国高档数控机床国产化的建议。

  

2009年以来,国家通过实施重大科技专项“高档数控机床与基础制造装备”(04专项),大力推动高档机床国产化技术攻关。目前,中国高档数控机床的数控系统软、硬件技术都取得了重大突破,已经可以应用。但是,大规模应用却遭遇市场推广的难题。

  

因此,院士们建言,出台系列扶持政策,包括在航空航天军工领域推动政府采购,取消部分国产化已经突破的进口产品的免税政策等。

  

数据显示,高档数控机床中,国产数控系统(也就是“中国脑”)市场占有率只有5%。分析人士认为,高端数控机床国产化的市场推广是当前行业发展瓶颈所在,一旦突破,替代进口在望。接下来国家有望出台推动国产数控技术走向应用的扶持政策。

  

数控系统中国梦

  

按照规划,到2020年,我国要通过技术攻关,形成高档数控机床与基础制造装备主要产品的自主开发能力,形成国产数控系统与主机的批量配套体系。

  

数控机床是工业母机,其技术水平代表着一个国家的综合竞争力,尤其是五轴联动高档数控机床对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等行业有着举足轻重的影响力。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》确定了16个科技重大专项。“高档数控机床与基础制造装备”是16个科技重大专项之一,也即2009年启动的04科技重大专项,这是与集成电路、大飞机、载人航天等项目同等重要的国家科技重大项目。

  

按照规划,到2020年,我国要通过技术攻关,形成高档数控机床与基础制造装备主要产品的自主开发能力,形成国产数控系统与主机的批量配套体系。其中,数控系统是机床装备的“大脑”,是决定数控机床功能、性能、可靠性、成本价格的关键因素,也是制约我国数控机床行业发展的瓶颈。

  

04科技重大专项提出,要瞄准国外数控系统先进技术,强力支持“中国制造”的短板——国产数控系统企业自主研发高档型、标准型数控系统、伺服驱动和伺服电机等最重要的关键基础部件。通过在航空航天、汽车、发电装备、船舶和数控机床制造重点企业的应用示范,推动国产数控系统的技术进步和产业化。

  

机床数控系统发端于上世纪五十年代的美国。日本企业引进该项技术后,应用于廉价的普通机床上,使得数控机床在20世纪70年代后期得到普及。与计算机一样,历史上机床数控系统的控制元件大致经历了三次变化:电子管——晶体管——集成电路。由于中国在计算机和集成电路领域远远落后于发达国家,中国机床数控系统技术也彻底落后了。

  

改革开放以后,机床数控产业经历了“六五”期间技术引进、“七五”期间技术消化吸收、“八五”期间技术自主开发、“九五”到“十二五”期间中低档数控技术产业化和高档数控系统缩小差距的艰难发展过程。

  

数控技术是战略性核心技术,五轴联动以上高档数控系统和机床装备一直是重要的国际战略物资,受到西方国家严格的出口限制。一个典型案例是“东芝事件”:1983年,日本东芝公司卖给前苏联几台五轴联动数控铣床,前苏联将其用于制造核潜艇推进螺旋桨,以至于美国的声纳无法侦测到前苏联核潜艇的动向。后来,美国国防部追究责任,东芝的相关高层都进了监狱。

  

我国曾经引进日本发那科和德国西门子的数控系统技术,但对方都采取了“高附加值产品销售——落后技术转让——合资办厂”等占领中国市场的手段。凡是中国没有的技术,凡是中国需要的技术,对方都不卖。至今,我国高档数控机床还是以国外数控系统为主。

  

先消化外国先进技术,再走“自主开发”路子的设想并没有实现。从中国机床产量峰值时的2010年数据看,中国低档经济型机床占比60%,其中95%是国产数控系统;中档标准型机床占比38%,其中国产数控系统占20%;高档机床占比2%,其中国产高档数控系统仅占2%。

  

数控系统技术获突破

  

中国工程院院士、西安交通大学教授卢秉恒告诉记者,中国在高档数控机床技术上实现了重大突破,正在走向应用

  

华中数控董事长陈吉红是04科技重大专项总体组专家。据他介绍,2009年,04科技重大专项立项支持华中数控、广州数控、大连光洋、沈阳高精和航天数控等5家数控系统企业,自主研发高档数控系统关键技术。

  

经过两年多的努力,5家企业均攻克了数控系统软硬件平台、高速高精、多轴联动、总线技术、纳米插补等一批高档数控系统关键技术,研制出全数字总线式高档数控系统产品样机,实现从模拟接口、脉冲接口到全数字总线控制、高速高精的技术跨越。