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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 步進電機

數控機床在汽車制造中的應用

發布日期：2022-04-27 點擊率：92

    現今的汽車生產，新產品的開發周期不斷縮短，成本也不斷降低，有資料顯示，十年前需要四年開發周期的汽車產品；今天只需要兩年就可以完成。除了汽車制造商采用了先進的新產品開發方法，虛擬制造，同步工程等先進開發技術外，很重要的一點是得益于為汽車制造提供制造裝備的設備供應商的努力，尤其是這些設備供應商提供了各種數控機床，這些數控機床允許汽車制造商以最快的速度提供滿足市場需求的產品。
數控機床分類與特色
    數控機床有很多種；從大類上分，有專用數控機床，有通用數控機床；從加工品種上分，有加工殼體類的數控銑床、加工中心，有加工軸類的數控車床、車削中心，凸輪數控磨床等；從加工的控制要求上分，有單軸數控的數控砂帶拋光機，有五聯動的數控切齒機、數控滾刀磨；從控制的復雜性上分，有簡易數控，有多通道數控；從驅動方式上分，有步進電動機，有直流伺服電動機，有交流同步伺服電動機，有交流異步伺服電動機，有直線電動機；從主軸驅動方式上分，有直流主軸電動機，有交流主軸電動機，有交流電主軸；從位置反饋方式上分，有全閉環反饋，有半閉環反饋，有開環控制等等。
    數控機床的良好柔性．高調整、加工精度高，早就被汽車制造者關注，60年代就開始進軍汽車零部件生產領域。由于其成本高，系統功能及效率不理想，而一直沒有得到廣泛應用。進入二十世紀九十年代，伴隨著市場競爭的加劇；多品種生產最大限度滿足市場的多樣化需要，直到滿足每一位用戶的需要，成為汽車制造者追求的目標，以數控機床為主體的柔性制造單元，被大量使用。當今數控機床的重點發展方向有兩個：
   高速數控機床，以高速度來達到高效率。目前的國際水平是主軸轉速≤25000rpm，加、減速度≤2.5g，快速移動≤160m/min，要達到這個新的水平，數控機床的驅動、機械傳動、機械結構、刀具都要有很大的改進。機床的主軸必須使用電主軸，主軸承一般采用陶瓷軸承，難點是冷卻、潤滑，使用壽命一般20,000h。驅動一般采用直線電機加線性導軌（也有用靜壓導軌的），90m/min，1g的機床也有用大螺距雙滾珠絲桿預張緊方案的雙伺服電機驅動的。機械結構一般采用框架箱式結構。刀具采用高硬度高耐熱刀具，刀柄采用HSK對柄。
    以數控機床專機化或者是專用機床數控化來解決柔性和高效率的矛盾。目前，歐美汽車生產大多采用由高速加工中心組成的敏捷生產系統，這種系統可以 100%的柔性混流多品種生產，由多個稱作島式的柔性加工單元組成，每個島由多臺同類機床及將機床連接起來的機械手組成，采用帶電子貯存器的隨托盤與機床進行信息交換。值得注意的是這些設備供應商不僅掌握了設備制造的專有技術，而且都非常重視汽車制造工藝流程的開發，他們能夠向用戶提供交鑰匙工程，擁有自己的系統開發能力。機床的可靠性指標極為先進，單機開動率達98％以上。采用這種生產系統，汽車制造廠家的新產品的工業化投放周期大大縮短。
    經過二十多年的改革開放，在國內汽車零部件制造領域，數控機床的使用越來越廣泛。但大多是從歐，美，日進口機床，歐美日機床的特點是：可靠性好，故障率低；人機界面的設計重視人性化；帶有主動測量及補償系統；可以提供帶自動上下料裝置加工單元；機床設計模塊化。而國產數控機床廠家雖然不少，但從品種看，仍然是低層次的通用數控車床較多，對于適合大批量汽車發動機，變速箱，底盤主要零部件的多軸數控加工中心，品種少，并且大多沒有經受大批量生產考驗。
應用情況與不足
    近二十年，我國的機床設計造型取得了較大的發展，如果靜態的看機床外形，與國外同類產品看不出多大差異，但是，要適應大批量的汽車零部件生產，需要機床有高的可靠性。影響機床可靠性主要有兩個方面，一個是機床的設計質量；另一個是機床部件及總成的加工及裝配的過程質量；從某種意義上講，過程質量對機床的可靠性影響更大。而國內機床制造商都比較重視產品設計質量，一般采取合資或者采取模仿國外產品。但對于機床可靠性影響更大的制造過程質量則忽視掉了。結果是我們有些廠家的樣機完成了多年，銷售出的機床小問題不斷，故障率高，或精度達不到合同要求，服務又差，用戶滿意度非常低。所以，開發的產品形成經濟效益，達到規模銷量的不多。我想強調的是；重視過程質量的控制，規范制造工藝，質量監控，對產品質量持續改進，是獲得高可靠性機床的前提。另外，還要建立與國際先進機床廠家同步的機床設計制造標準，80年代初，我國引進了許勒惠勒公司的專機制造部分標準，通過消化吸收，產生了如東風設備制造廠，大連機床廠等國內比較優秀的組合專機及自動線生產企業。但是，在引進技術的同時，我們沒有即時推動技術創新，沒有通過引進建立完整的技術標準，并保持同步發展。結果西方國家在九十年代初進行設備換代向數控柔性化設備發展時，我們還在為提高專機制造水平而花費人力和物力。目前國產數控機床廠商大多采取的戰略是與國外合資或合作引進某一種或某幾種機型，不能形成系列產品，使汽車零部件生產廠家缺乏選擇性；今天的汽車制造者為了降低成本，縮短開發期限，對工業化實施交鑰匙工程，而國產供應商缺乏汽車零部件制造工藝開發能力，他們大多缺乏提供重要汽車發動機零部件敏捷制造系統如缸體，缸蓋；曲軸，連杠；凸輪軸的零件整線的經驗，缺乏輔機開發配套能力及系統聯線設計能力。
    為了使國產數控機床盡快大規模進入汽車制造業，我認為國產數控機床制造商應著力提高自身能力，主要有以下幾方面：
    要建立自身的汽車零部件的制造工藝能力，針對汽車零部件制造的要求開發產品。逐步形成系列化、模塊化的數控機床產品，滿足汽車零部件制造生產的需要。
    要重視朕線設備的開發（輸送裝置，托盤等），數控機床制造商作為汽車零部件加工線的主機供應商，不僅要重視主機的設計制造，還要高度重視構成現代敏捷柔性單元的各要素的開發，如機械手，輸送裝置等。因為這些裝置的可靠性影響了生產線的開動率。而開動率對于大規模生產的汽車工業是非常重要的。
    擁有整線輔機的配套能力。由于交鑰匙工程的要求，作為，曾承包商還要注意建立自己整線承包工程的長期合作伙伴如專用清洗機等，因為，配套設備制造商的能力也影響整線承接能力。
提高整線自動化設計能力，現代汽車零部件制造已進入敏捷生產時代，自動化信息系統設計的合理與否，決定了生產系統的正常運行。它是高科技技術在汽車零部件制造方面的應用。是現代數控機床系統供應商的核心競爭力所在。
    建立有效的用戶問題反饋機制；樹立用戶至上的觀念，建立快速服務系統；汽車生產是大批大量生產，對生產設備的維護及維修要及時。及時有效的服務增強了企業競爭力；同時有利機床產品質量的改進提高。
    重視機床可靠性設計，機床的可靠性主要由可靠的機床制造體系保證的，必須重視制造過程的質量控制；保證制造過程的一致性對于機床制造業是很重要的。
    利用開放及與國際交往的有利機遇；吸收消化，建立與國際同步的機床標準。
    重視與數控系統廠家的交流合作，適時地開發具有自己知識產權的數控系統，該數控系統應該是開放式的，能最大限度滿足汽車零部件制造需要。
建立可靠的機床制造系統，信守合同，重視交貨期。
結語
    在最近閉幕的中國第八屆國際機床展覽會上，有一批國產設備廠家已經展出了自己的新產品，如東風設備廠生產的PM400II高速加工中心，大連億達日平，沈陽數控等廠家展出的加工中心比較適合發動機變速箱殼體類零件的加工，南京二機床，重慶機床廠生產的數控該藝機，數控插齒機，數控剃齒機適合變速箱齒輪齒形加工，還有很多其他的數控機床廠家也都展出了很多種數控機床產品。相信國產數控機床制造商只要真正樹立以用戶為中心的市場觀念，堅持持續改進的思想，完全有能力制造出滿足汽車制造生產要求的高質量標準的數控機床及柔性制造系統，國內汽車制造商完全用我們自己的數控機床制連闖產汽車已指日可持了。

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