新时期汽车制造业对数控机床的要求与考验

神龙汽车有限公司 李道国

新时期汽车制造业对数控机床的要求与考验

神龙汽车有限公司 李道国

中国汽车市场的巨大变化，使汽车制造业变得空前的繁荣。一些汽车生产厂家一方面需要不断扩充新的生产线，补充产能；另一方面需要对老的生产线进行改造，提高生产能力。汽车制造业的繁荣为机床制造行业创造一定机会的同时，也对其提出一定的要求甚至是考验。从目前汽车行业的装备技术情况来看，国内数控机床与国外还存在着较大差距，这主要表现在国内装备技术的设计能力不足，设备的可靠性和稳定性等方面明显处于劣势。因此，在汽车制造行业，国内机床往往只局限于简单工艺的加工或复杂工艺的粗加工。这种局面无疑极大的刺激了国内机床制造行业的发展，当然也为整个机床制造行业提出了更新更高的要求。总的来说主要表现在以下几个方面：

1．机床设计理念的不断创新

国内数控机床设计模式往往是先有标准产品，然后去寻找用户，往往需要用户去 “适应”自己的产品，而不能针对用户的需求进行灵活的设计和更改。同时，在机床设计时科技含量不高，表现为机电相对分离，机械、电气、液压、气动不能巧妙融合，创新意识不够，机电一体化方面欠缺，产品缺乏竞争优势。尤其在高端产品如加工中心、高速加工中心、机器人等方面，设计制造能力和技术经验更显不足。因此，如果要在汽车行业发展壮大，机床制造厂商必须建立和提升自身的汽车零部件制造工艺的能力，针对汽车零部件制造的要求开发相应产品，逐步形成系列化、模块化的数控机床产品，从而不断满足汽车零部件生产的需要。

2．提高整条生产线的设计制造能力

新时期，大规模和集成化将成为汽车制造业生产的主要特点。因此，数控机床制造商作为汽车零部件生产线的主机供应商，不仅要重视主机的设计制造，还要高度重视构成生产线各敏捷、柔性单元的开发，如特殊夹具、机械手、输送装置、机器人等，使主机设备很好的融合到整条生产线中去。同时，整条生产线自动化控制方案的合理与否，自动化信息系统是否满足现场生产的柔性需求，直接决定了生产系统能否稳定、高效运行。它反映了高科技在汽车零部件制造方面的应用，也是现代数控机床系统供应商的核心竞争力所在。在这一方面，国内供应商考虑较薄弱，国外生产线则具有明显的优势。

3．系统控制方式的不断优化

数控机床尤其是加工中心、高速加工中心的控制方式直接决定机床的稳定性和可靠性。CNC系统的功能、伺服系统的响应速度和稳定性、伺服电机的钮矩特性等必须满足相应的工艺要求，同时能够根据负载情况对系统参数进行优化。控制方式还必须保证机床具有良好的动态特性和静态特性。必要时采用双轴同步控制，如双X轴等。控制系统要求稳定成熟，一般采用全数字式数控系统，如SIEMENS 840D、FANUC 18i/31i数控系统等。高速加工中心还采用电主轴、直线电机等先进的机电一体化产品。

4．控制精度的不断提高

数控机床的控制精度与数控位置环的结构密切相关，普通数控机床一般采用半闭环的控制方式，而加工中心必须采用全闭环的控制方式，用光栅尺作为位置检测元件。同时能够对零件实行自动补偿。磨床还必须应用在线检测装置和动平衡装置，如MARPOSS等，控制精度控制为1μm左右。

5．机床具有卓越的稳定性和可靠性

机床的稳定性和可靠性指标，反映了整个机床或自动线连续生产无故障的能力。它涉及到机床方方面面的细节，包括辅助装置和自供给装置、防护装置等的稳定性和可靠性。机床的稳定性和可靠性对汽车制造行业来说十分重要，可靠性影响了生产线的开动率。而开动率对于大规模生产的汽车工业来说是非常重要的，它直接决定生产线的RS值 （产出效率），也决定了生产线的运行成本。随着精益生产管理模式的不断推进，高效率和低成本是考核生产线能力的两个重要指标。在生产任务繁忙的时候，一般要求生产线人停机不停，机床24小时连续运转，只需要在较短时间内进行必要的保养和维护。因此机床设计厂家必须慎重考虑，选择可靠的控制方式和优质元器件，从设备的各个部件和各个环节入手提高设备稳定性和可靠性，树立机床的品牌形象。这方面国外机床明显优于国内。一些进口机床，故障率很低，元器件使用十几年都不用更换，为企业创造较高经济效益的同时，也赢得了用户的口碑。

6．设备的可操控性和可维修性

设备的可操控性设计除了符合人机工程学特点外，还要考虑整条生产线各工位的信息资源共享问题。自动生产线操作人员一般较少，有时是一人看管多条生产线，这就要求机床必须具有方便、快捷的人机界面设计，使操作人员能够方便地纵览整个生产线全局。

机床的可维修性要求同等重要。汽车零部件生产线任何一个故障都可能引起全线停产，而任何故障停机均会对企业造成一定的损失。所以，机床设计厂家在机床设计时一方面应尽量优化方案减少故障的产生，另一方面，要充分考虑到设备的可维修性。任何一个零部件损坏，都能够方便快捷地进行维修或更换。电气方面，电柜空间的大小、电缆线的连接和敷设、电气元件和地址变量的标识等都要合理、规范，机床上元件的标识还要求是永久性的。与此同时，机床还要具备较强的自诊断功能，故障信息最好能直接反映出故障点。所有这些因素都会大大缩短故障处理时间，无形中为用户创造一定的效益，必定为用户称道。

7．良好的安全性

设备的安全性包括人身安全和设备安全两个方面，二者缺一不可。人身安全的设计应该充分体现 “安全第一”和 “以人为本”的思想。设备安全，则是设备自我保护能力的体现，包括对机床不合理操作的保护和控制系统出现失控后的自我保护等方面。

8．机床具有保护环境和适应环境的能力

机床的环境保护能力和环境适应能力不容忽视。一方面，作为机床设计厂家，必须具备一定的环保意识，通过科技手段解决自身设备生产过程中产生的粉尘、切削液、油污以及噪声对环境的污染。比如安装降噪装置、吸尘装置、排屑装置、吸雾装置等辅助设备。另一方面，机床本身还应具备一定的自我保护功能，应对加工现场切削液、粉尘、油污、铁屑等恶劣环境对机床可靠性的影响。对机床控制系统来讲，还要解决好密封和散热之间的矛盾。如电柜的密封、电气控制系统的密封和散热、电机的防护和散热、光栅尺的防护、组合开关的密封、丝杠和导轨的防护等必须重点考虑；其次，要设置一些预报警功能，如控制系统的温度报警、湿度报警、短路报警等等，使机床防患于未然。

总之，汽车制造业的快速发展，一方面依耐于装备技术的支撑，另一方面也对装备制造业提出一定的要求和考验。相信国产数控机床制造商只要真正树立以用户为中心的市场理念，坚持持续改进、不断创新的思想，不断提高设备可靠性和装备技术科技含量，完全有能力制造出满足汽车生产要求的高质量、高标准的数控机床以及高速加工中心、机器人、柔性制造系统等高端产品，国内汽车制造商完全采用国产机床生产汽车一定指日可持。