智能制造 智造中国——记2011国际智能制造装备高峰论坛

本刊记者/Reporter 余捷/YU Jie

智能制造 智造中国
——记2011国际智能制造装备高峰论坛

本刊记者/Reporter 余捷/YU Jie

Intelligent manufacturing, innovating in China——Annal on International Summit of Intelligent Manufacturing Equipment 2011

前言

智能制造装备是高端装备制造业的重点方向之一。重点推进高档数控机床与基础制造装备，自动化成套生产线，智能控制系统，精密、智能的仪器仪表与试验设备，关键基础零部件、元器件及通用部件，智能专用装备的发展，实现生产过程自动化、智能化、精密化、绿色化，带动工业整体技术水平的提升：这就是智能制造装备未来的发展趋势。

2011年11月1日，在上海举行的2011中国国际工业博览会首日，由机床杂志社《制造技术与机床》月刊主办的“2011国际智能制造装备高峰论坛” 在上海新国际博览中心举行，为企业、高校搭建了一个良好的交流平台，旨在让更多的机床工具业内人士了解国内外先进的制造技术，以期在今后的生产中能有所应用，更好地做到产学研用相结合。

洋为中用谋发展 立足自主再创新——上海机床工具集团有限公司市场部部长高级工程师徐正平

作为主讲嘉宾，徐正平部长为此次论坛精心准备了图文资料，为与会听众带来了一次有关于国内外机床设计与创新的饕餮大餐。演讲从机床设计的理念创新，机床的结构创新，机床工艺创新以及机床加工方式的创新等4方面一一展开，深入浅出地表达了徐正平部长“洋为中用”的理念以及“自主创新”的信心。

上海机床工具集团有限公司市场部部长高级工程师徐正平

美国G&L公司发明的并联机床，从此机床由传统的C型传动链结构向并联运动发展。然而众所周知，并联机床的最大缺点是刚性较弱，因此如何改善刚性，扩大自由度限制范围是一个值得研究的课题。微型化也是并联机床的一个发展思路，我们可以放置在大型零件内部进行加工，其结构可以正置、倒置或水平放置。德国EMAG公司发明的倒置立车，适用于对轻型回转体零件的大批量加工，随即倒立加工中心马上应运而生。北京一机床、沈阳机床等也陆续开发出成功案例。倒置机床变型容易，非常适合复合加工发展，除车、铣、磨、镗以外，还可加上滚齿、磨齿、激光和焊接加工等。

21世纪开始，国际机床制造强国普遍重视极端制造。我国在大型、超大型机床制造领域也成绩显著，北京一机床的XKA28105×300重型桥式移动铣车复合中心、上海机床厂的MKA84250/15000-H超重型精密数控轧辊磨床等，均是具有自主知识产权的巨无霸机床。在精细制造方面，上海机床厂有限公司研制成功的纳米磨床，是处于世界领先水平的创新产品。

加工中心的结构创新主要有T型结构、反T型结构、箱中箱结构和顶梁运动结构等。我国加工中心的软肋还是在换刀机抅，圆弧凸轮的磨削没有我们自主研发的制造技术，同时加工中心的床身及立柱材料选择也是同行们广泛关注的一个课题。

在机床的工艺创新方面，奥地利WFL发明车铣复合加工中心，开创了车铣复合加工之先河；日本MAZAK认为done in one是数控机床发展的方向；沈阳机床、大连机床、北京一机床等目前均成功开发出车铣复合加工中心。我国现在车铣复合加工已开发出不少新产品，但车磨、铣磨、车铣磨为一体的复合金切机床还研制不多，应加大投入力度。为能适应变径孔的精密加工，建议研发机床的U轴功能，即径向进给功能。

在加工方式的创新方面，多轴联动加工中心是目前使用最为广泛的数控机床，由大连光洋，清华大学，沈阳、大连、长征机床集团和北京机床研究所等单位联合研制的数控直驱双摆角铣头已取得圆满成功，为国产替代进口迈出了重要的一步。为了适用于叶片加工，机床结构设计成立柱倾斜或主轴倾斜，能够有效避免与夹具碰撞，利于排屑，更能增加铣刀与叶片的接触面。瑞士Starrag公司用铣头倾斜方式进行叶片加工，其实用工作台倾斜方式也可以解决问题；上海第四机床厂和西安交通大学也曾合作，用四轴联动的XH7610卧式加工中心，在回转工作台下面加垫斜板，实现叶轮的切削加工。

随着我国市场经济的不断发展，劳动力成本必将不断提高，因此FMS的需求也会与日俱增。对FMS的剖析，应该偏重于总控系统、运输小车、交换托盘库以及清洗机等，主要功能不仅要考验加工单元的自适应能力，更要照顾到工作站周围移动物体能力及响应遥感数据的能力等。当前FMS的机床构成，大多以卧加为主，能否立、卧、龙门联合配置，铣、车联合配罝，甚至车、铣、磨联合配制等也是当前一大研究方向。

对于未来机床的发展方向与趋势，各大机床生产商都有着自己的设想。日本OKUMA大隈提出未来机床发展方向就是SPACE CENTER：S（speed）代表高速；P（power）代表高效；A（accuracy）代表高精度；C（communication）代表远程通讯；E（ecology）代表生态与环保。日本山崎MAZAK建立未来机床新模式：主轴转速100 000 r/min，加速度8g，切削速度为2马赫，同步换刀，干切削，集车、铣、激光加工、磨、测量于一体。

发展未来机床，当今首先要考虑研究制订“绿色机床”设计和评价标准规范。机床结构的改进设计，如除尘、润滑、密封、液压和冷却系统的改进、废弃物的处理等。采用高新技术和先进适用技术、少无切屑技术、干式切削技术、油气液净化技术及其他洁净技术等，实现节能、节材、无污染，以发展循环经济。我们还可不断改进和创新机床的宜人化工业设计，使操作人员在最安全、最舒适、最简便的环境下工作。

GibbsCAM先进制造技术 为企业创造更大价值——思美创（北京）科技有限公司应用工程师陈艺邦

世界上知名的、面向工模具和机械制造行业提供 CAD/CAM 解决方案的Cimatron公司自1982年成立以来，一直专注于为工具、模具、压铸模具制造者提供全面的、性价比最优的软件解决方案，使制造循环流程化，加强制造商与外部销售商的协作，从而极大地缩短产品交付时间。

多年来，在世界范围内，从小的模具制造工厂到大公司的制造部门，Cimatron的CAD/CAM解决方案已经成为企业装备中不可或缺的工具。今天，Cimatron软件的用户已经覆盖汽车、航空航天、计算机、电子、消费品、医药、军事、光学、通讯和玩具等。

思美创（北京）科技有限公司应用工程师陈艺邦

思美创（北京）科技有限公司应用工程师陈艺邦表示，选择GibbsCAM软件，能够给用户带来众多效益：使制造流程充分数字化，易于规划、监督、评价制造生产率；GibbsCAM完整覆盖所有制造工艺，使企业任何制造工艺均可在GibbsCAM里创建、校验以及备案以供后续评价及完善；GibbsCAM仿真校验，在机床切削之前预览加工结果，保护设备安全；GibbsCAM可以计算加工运行时间，用于工时控制和评价；GibbsCAM具有各类机床的专业后置处理库，统一企业技术人员加工编程界面，编程时间的可控性得到保障；提高编程人员的编程水平和编程效率；统一企业的NC代码编制工艺；改进工艺，减少工位数及零件加工辅助时间；减少机床和刀具的磨损，尽可能避免代码出错；提高产品的加工效率和加工质量，缩短产品的制造周期；有效地保护机床，提高机床的使用效率。

软件功能体现在以下几点：专注于零件生产和车铣复合；智能化的数控编程及优秀的生产管理；自定义的刀具库管理；完整的仿真模拟系统；客制化的加工工艺报告；品质保障的后置处理库；完善的数据接口；达到方便、快捷、高效生产的保障。

第三代动力刀座技术助力自动化——德国瑞品有限公司中国代表处王建明

论坛尾声，德国瑞品有限公司中国代表处王建明先生与上海承易机电科技有限公司技术总监曾家齐同时登台，为大家联袂上演了一出有关动力刀座和智能机械手系统的“重头戏”。

左：德国瑞品有限公司中国代表处王建明右：上海承易机电科技有限公司技术总监曾家齐

德国瑞品有限公司是技术领先、规模最大的数控车床及车削中心刀座的专业生产商之一。成立于1925年，致力于固定刀座和动力刀座的生产开发，拥有车削中心刀座研发的核心技术，是最先开发制造动力刀座系统的公司之一，为世界知名的机床厂商的车削中心提供原厂配套。

王建明先生介绍了动力刀座的发展历程。第一代动力刀座的结构是分体式的，其将刀座的不同部分分成不同模块安装后再拼合在一起，刚性不好、精度受限、转速低（2 000～3 000 r/min）而且扭矩小。第二代动力刀座克服了第一代动力刀座的缺点，将刀座制成一体式，刚性好、精度提高、转速提高（4 000～6 000 r/min）且扭矩为40～70 N•m。

在保持第二代动力刀座刚性和精度的基础上，开发出了新的第三代快换接柄的动力刀座PRECI-FLEX系列。第三代动力刀座重复定位精度高（＜0.005 mm），窜动小（＜0.01 mm），精度比标准弹簧夹头提高3～4倍，更换速度与传统径向刀座相比由20 min减少到1 min，改进后的夹紧刚度提升了4倍，切削参数至少提升2个等级，工具使用寿命也延长了3～5倍。这一新的里程碑，实现了在一个刀座上快换不同钻头、铣刀、丝锥的多种可能性。

王建明先生还分别介绍了VDI与BMT两种动力刀座接口。VDI的特征为：标准化连接方式，在锯齿面上用斜楔固定，锯齿面定位，附加定位销定位，冷却液过定位销孔供给。其优点为快速换刀，标准化连接，多供应商，选择范围广。但是刀座刚性和在刀塔上固定刚性差，重复定位精度更差，调整难度大，夹紧力小。

BMT的特征为：连接非标准，4个螺钉固定，扳手安装，附加孔提供冷却。与VDI刀座相比，其优势在于刀座刚性好，在刀塔上刀座固定刚性好，有更高的重复定位精度。但其提供商数量少，非标准化；4个螺钉锁紧；4个固定螺钉固定在某些特殊设计的刀座上会产生问题。这些问题有待在新一代动力刀座中得以解决。

桁架式机器人与机械加工自动化——上海承易机电科技有限公司技术总监曾家齐

曾家齐先生诙谐幽默地述说了使用智能机器人进行生产的优势：工作态度稳定；作业速度稳定；出勤时间24 h/日，365 日/年；工资待遇为电费；作业精度稳定；作业品质稳定；可搬重量最大为2 500 kg；安全事故减少；产品质量稳定；制造速度稳定；生产线无人化。

浙江金石机器人制造有限公司（简称“金石机器人”）是一家专业从事研发、生产工业机器人的高新技术企业。在2011年1月15日举办的“金石机器人第一届产品展示会暨DRM 1T 重型机械手下线”上，金石机器人展出了自主研发的SMT、MAG、DRM系列产品，为众多的制造厂家带来了全新的解决方案，获得了业界的广泛关注。

SMT系列属于轻型的机械手系统，采用门式两轴结构。自主开发横梁与滑道一体化的结构，不仅减小了安装空间，而且还降低了生产成本；强化了滚轮结构，实现最高速180 m/min的平稳运行；机械手可以独立安装到地面，简化机械结构和电控，运行稳定，维护方便。该系列机械手系统主要应用于进行规则的圆盘类或棒料类的小型零件的自动化加工，特别适合于加工节拍短，生产批量大的场合。

MAG系列属于中型的机械手系统，采用模块化设计，各模块在机械上彼此相对独立，控制上也是独立的，可以在一定范围内进行组合而不需要重新设计和制造。这套系统可以为车床、加工中心进行上下料，也可以为插齿机、磨床、清洗机等其他加工类别的设备进行上下料，使用MAG系列的机器手模块可以组建高性价比的自动化生产线系统。

DRM系列属于重型机械手系列，最大规格的抓取能力有2.5 t，主体横梁采用钢梁结构，导轨采用矩形的重载导轨，传动采用齿轮齿条方式，模块化的设计，独立的控制方式，配备用紧急情况下的安全急停装置，适合于大型设备和重载的场合使用。

写在最后

作为近两年国家新确立的高端装备制造业的重点发展方向之一，智能制造装备这一名词频繁出现于我们眼前，但是大部分人对其了解都比较抽象，但它却始终与我们的生产制造息息相关，几乎可以在每一个生产环节中加以运用和体现，提高生产效率，降低成本。此次论坛的举办意在抛砖引玉，让更多的国内机床工具制造商了解到智能制造装备的重要性，使得生产过程更加智能化，促进企业生产结构的优化，提高企业自身的竞争力。

作为行业内的一本老杂志，机床杂志社《制造技术与机床》月刊60年如一日深耕于机床工具行业，对于智能制造装备的相关政策内容以及最新发展动态也高度重视，在此次论坛之后将会陆续策划相关的后续活动，敬请读者朋友们关注。

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