EMO2017:互联理念在制造中的最新展示(下)
2018-03-15中国机床工具工业协会杜智强娄晓钟
中国机床工具工业协会 杜智强 娄晓钟
5.重型机床借力多功能、复合化和智能化技术
重型机床是一个国家基础制造实力的体现之一。虽然重型机床市场需求自2012年以来持续遇冷,但在欧美“再工业化”和中国倡导的“一带一路”的共同影响下,受有关国家或地区的基本建设兴起的作用,重型机床市场需求或逐渐回暖。本届展会重型机床企业和展品主要集中在13号馆,27号馆、26号馆、14号馆等,与EMO2013展会布置基本相当。
由于大型摆角铣头技术的日渐成熟,其品种增加,功率和转速也不断提高。传统的重型机床及大型机床配备了各种不同形式的铣头等部件后,使得其复合功能得以增强,高速切削得以实现,提高了切削效率和加工质量。各种传感器的应用,对各种机床状态的监控,使重型机床具备了智能化元素。如希斯(SCHIESS)公司为重型机床提供的“Intelligent Accessories(智能附件)”,具有采用机器人自动更换链式刀库、盘式刀库、机架式刀库铣头的换刀系统,可定制冷却液和滤芯的处置管理及扩展的保护装置等功能。而“The SCHIESS Life Cycle Service Management guarantees(生命周期服务管理保证)”的出现,使机床具有了快速工件编程、快速程序优化、安全快速远程维护、振动分析、诊断系统的评价、错误消息和错误历史的评估、预防性维护建议等功能。
在本届展会上,一些老牌重型机床企业,如已在Herkules集团旗下的德国济根(Waldrich Siegen),以及北一机床旗下的科堡(COBURG)和沈阳机床集团的希斯(SCHIESS)都设有展台,但科堡和希斯都继续保持各自品牌的独立运行及影响力。和历届展会一样,重型机床由于其重量重、体积大,一般鲜有整机实物展出。像德国济根、意大利帕玛(PAMA)、菲迪亚(FIDIA)等往往都展出重型机床的一部分,如横梁刀架部件、滑枕铣头部件等。但本届展会上,大型机床(如加工直径1250mm左右的立式车铣复合机床,加工直径1000mm左右的卧式车床、卧式车铣复合机床等)实物展品不少。下面重点介绍几台典型展品来了解一下重型机床及大型机床的发展。
(1)PAMA 意大利PAMA(帕玛)公司成立于1926年,目前在罗韦雷托和布雷西亚设有制造工厂。产品的主要零部件均由PAMA自行生产,凭借其悠久的企业历史和技术领先的产品,PAMA在全球享有盛名。目前其主流产品包括六大类:
• SPEEDMAT HP – 多任务加工中心
• SPEEDMILL – 卧式落地铣床
• SPEEDRAM HP – 落地式镗铣床
• SPEEDRAM – 落地式镗铣床
• VERTIRAM – 龙门加工中心
• SPEEDMAT – 镗铣加工中心
在展会上展出的是P A M A SPEEDMILL 卧式落地铣床,它是由立柱刀架部件和刀库组成的产品模型。PAMA SPEEDMILL卧式落地铣床系列包括三种基本型号,既SPEEDMILL 1000、SPEEDMILL 2000、SPEEDMILL 3000。该机床采用主轴直接驱动,用于高速加工,垂直行程可达4000 mm ,滑枕行程可达1600 mm。主要参数为:Y轴行程1800~4000mm,Z轴行程1300~1600mm,滑枕截面440mm×480mm。主轴转速5000~8000r/min,主轴功率(S1-100%) 37~73kW,主轴转矩 (S1-100%) 600~1210N·m。X/Y/Z轴快速移动40 m/min,线性轴加速度1~3m/s,刀库容量40把刀。
(2)PIETROCHARANGHI 意大利PIETROCHARANGHI(皮特卡纳基)公司成立于1922年,皮特卡纳基公司专注于高性能的机床,产品的出口率占总值的90%左右,主要的用户分布在欧洲、美国、中国、俄罗斯、中东和南美。主要产品有:立式车床、龙门移动式铣床(龙门型)、FMS柔性制造系统及单元。
本届展会展出的产品是FLEXTURN 25立式车铣复合加工中心,该机床的设计结合了皮特卡纳基立式车床的典型特点:高刚度和高精度及最先进的铣削特性,具有立式铣削和车削复合加工工件的能力。在保留了皮特卡纳基立式车床的所有特性的同时,具有结构紧凑(与标准加工中心相比)、易于装运、占地面积小、模块化、配置灵活性、易于维修以及符合人体工程学的设计等特点。该机床可安装任何坚实的车间地面上,降低基础成本。FLEXTURN 25有2种结构形式:固定式横梁和移动式横梁(W轴)。主要参数为:车削工作台直径1600/1800/2000 mm,工件回转直径2500mm。转动功率60(120)kW,转动速度 400/350 r/min,转动转矩21kN·m,车削高度1100(1400)mm。横梁移动1400(1700/2000)mm,(横梁-连续夹紧位置)W轴 400(700/1000)mm。铣削功率 30kW,铣削速度6000~10000r/min,铣削转矩939N·m。
(3)FIVES 法国FIVES(法浮)集团旗下的机床制造公司囊括了如下著名品牌Cincinnati(辛辛纳提)、 Giddings & Lewis(吉丁斯&刘易斯)、Forest-Liné(弗雷斯特-里内)、Liné Machines(里内机器)、Rouchaud(鲁绍)等,其产品覆盖了航空、汽车、航天、能源机械、铁路等领域,主要产品包括:立式加工中心、卧式加工中心及加工单元、卧式翻板加工中心、龙门式车铣加工中心、大型落地镗铣中心、复合材料加工设备及专机等。在本届展会上展示了一台Forest-Liné(弗雷斯特-里内)的flexiax V立式五轴加工中心。产品结构为定梁龙门形式,立式主轴滑枕,具备高刚度和高精度、大转矩和高转速主轴、大流量高压力冷却液系统,主要用于飞机结构的复杂零件的粗加工或精加工。主要参数为:工作台(托盘):直径1600mm,承重:5000kg。行程(X/Y/Z):1950/2000/1000mm。铣头摆角(C/A):N×360 º/±110 º;主轴:电主轴HS5 ;最大功率(S1):105kW;最大转矩(S1):1000 N·m;速度:10000r/min。
(4)ZIMMERMANN 德国ZIMMERMANN(兹默曼)公司自1933年创办以来一直致力于特殊型面的铣削加工,主要涉及不同材料外部轮廓的切削及修正。FZ系列产品具有通用性、高精度和高可靠性,主轴、铣头、机械设计和驱动技术的完美匹配使其适合于广泛的应用场合,如航空航天、轨道交通、汽车及模具行业的钢件、铸件的精加工,铝合金件的高性能加工,复合材料的高精度加工等。据兹默曼介绍其产品中的一半供向航空航天业,40%供向汽车和模具业。
在本届展会上展出的产品是其FZ系列中的FZ40紧凑型五轴龙门加工中心,该产品是专为加工硬质材料和铝合金材料设计的。机床固有的刚性结构允许进行五轴联动高速加工。这种紧凑型结构的机床,其坚实的铸造基座不需要地基,可以安装在任何坚实的车间地面上。机床工作台集成在铸造的基座中,允许的最大载荷为16t。F40紧凑型龙门工中心的8个底座元件减少了振动,这是工件高精度和最佳表面质量的基本要求。此外,侧壁填充特殊阻尼混凝土混合物进一步提高了机床性能。机床工作区域是完全封闭的,工作台为固定式。机床移动部分由增强型Z轴滑枕和结构优化的高架桥式龙门组成。配备新研发的叉型动态两轴铣头VH60,由于其整体铸造设计,具有非常高的温度稳定性。此外,振动和振动阻尼也减少到最小,保证了更精确的加工结果。高达102kW的功率和575N·m的转矩以及HSK-A100刀柄提供了最佳性能。A轴和C轴的无间隙驱动实现了精确的定位精度和重复定位精度。主要技术参数为:工作行程(X/Y/Z):2400/2900/1250mm,工作台尺寸(长×宽×高):2500mm×3250mm×600mm,工作台承载800kg/m(最大16000kg/m),进给速度(X/Y/Z)60 m/min,加速度(X/Y/Z)5m/S。
VH60铣头:旋转轴扭矩,联动时A/C轴:最小3000N·m;夹紧时A轴:5600N·m,C轴:6000N·m。旋转范围A轴+125º/-95º;C轴±300 º。旋转轴驱动:进给速度A/C轴360 º/s;加速度A/C轴700 º/s;分辨率A/C轴0.000l º。精度:定位精度A/C轴 10″;重复定位精度A/C轴 6″。主轴:主轴功率 Sl (100 %)93 kW,S6 (40 %/2 min)102kW ;主轴转速 8000 r/min ;主轴转矩 Sl(100 %) 444N·m、S6 (40 %/2 min)575N·m。
(5)FFG FFG (友嘉集团)成立于1979年,集团总部位于台北市,近年来以并购世界诸多机床制造企业而著称,2017年号称为全球前三大数控机床集团之一,全功能数控机床全球用户达6万台,旗下共有37个品牌。生产基地达50个,分布在全球10个国家。设有三大事业群,分别是工具机事业群、产业设备事业群、绿能事业群。在工具机事业群部分,主要从事各式立/卧式车床和铣床、五轴加工中心等机床的设计、开发、生产及销售。
本届展会上FFG展出旗下SNK(新日本工机)的HPS120A 5AXIS TITANIUM 卧式5轴轮廓加工机床(钛),该产品可用在航空等行业中,加工钛等难加工材料上,具有能够经受住强大切削力的高刚性构造和卧式构造防止难削材料的切屑干扰。采用了能够使重加工时产生的低周波振动迅速衰减的导轨,高刚性的主轴头搭载了高转矩的主轴。装备了在钛加工中必不可缺的大容量冷却油箱与高效率清除切屑的冷却水喷头。翻转工作台可以在水平状态下固定工件后,使工作台和工件直立起来后进行加工。由于切削处的铁屑可以立刻排出,能够防止因铁屑淤积而损伤刀具。主要技术参数为:工作台尺寸(长×宽)3048×1220mm(4300×1220mm),工作台最大承载重量 4000kg,工作台行程3150(4460)mm。主轴头上下移动行程1400mm,立柱前后移动行程1000mm。主轴旋转角度±90º,主轴头座旋转角度±360º,主轴转速40~5000r/min,主轴用电动机功率37/30kW。
6.数控系统和测量仪器成为未来智能制造技术的核心和发展助推器
虽然现在对未来制造技术的内容还有不同的解读,但高性能、全功能和智能化的制造需求满足度一直是衡量制造技术的基本标准。作为未来制造系统控制核心的数控系统和测量仪器就像人的大脑、神经和感知器官一样,是未来制造技术的核心。数控系统和测量仪器的发展也是助力制造技术向智能化和未来发展的助推器。本届展会上,数控系统和测量仪器展品成系统地展示了产业界对未来制造技术的最新研究成果和理解。
(1)数控系统 在EMO2017上西门子展示新的和扩展的数字化、经典服务与识别和利用机床附加生产潜力的新功能。机床公司使用新的数字化检查服务,可通过制造信息技术服务了解制造园区的数字化能力情况。以虚拟调试作为服务,机床制造商(OEM)加快调试和上市时间。新的数字化检查作为一种服务,利用此项服务对园区内控制设备的数据进行现场记录和分析,对实现数字化的最佳连接策略提出建议。
对于机器制造商来说,真正的调试可以加速到70%。此外,机械开发和电气设计部门通过并行合作,而不是之前按先后顺序进行,这样节省了时间。
新的西门子和SINAMICS驱动控制技术,面向车间使用shopmill和ShopTurn编程软件。客户将受益于减少停机时间,缩短加工周期,更可靠的备件供应,提高加工精度和质量,以及简化编程与操作。
西门子与源讯合作开发的“Manage MyMachines”应用程序,将成为进入数字化业务的敲门砖。该程序提供了一个插件“Manage MyMachines/WorkingOrdering”,通过该插件可将“M a n a g e MyMachines”应用程序与OEM具体的SAP ERP业务流程相连,“Manage MyMachines”也可以采集计划内的机床维护以及计划外的停机等信息。“Manage MyMachines/WorkingOrdering”可自动将这些事件与SAP ERP进行同步,将相关任务分配给服务人员。“Manage MyMachines”能轻松快速地将Sinumerik 840D这样的机床数控系统与MindSphere相连,为用户提供来自联网机床的信息。该应用程序能采集、分析和显示相关机床数据,使用户能清晰地了解机床的当前及历史状况,从而缩短机床停机时间,优化服务和维修流程,提高生产力。
西门子公司还联合机床制造商H E L L E R开发应用程序“HELLER4Services”。Heller公司将生产系统与云平台相连,使该公司在工业4.0进程中迈出了一大步。“HELLER4Services”是“HELLER4Industry”理念的一部分,该理念要求将业务活动与价值链数字化相结合。作为在MindSphere中MindApp的模块,它涵盖了数字化服务,可降低机床生命周期中的维护和服务成本。这产生了预防性维护项目,可确保及时预防业务中断和代价高昂的停机等状况。“HELLER4Services”是通过“HELLER服务界面”对机床数据和相关图形进行评估的。该应用程序从而可提供全方位的机床状况视图,针对每一个时间段进行数据分析,并同步生产阶段的流程数据与发生的错误信息。
FANUC公司继续展示其面向物联网应用需求的FIELD system,这在前面已经详细叙述了,这里就不重复了。
FANUC公司的展示侧重于解决方案、性能和能力的展示。现场展出了不少机床解决方案简化结构,使参观者形象的了解FANUC数控系统的应用情况。另外,FANUC公司一如既往地展示其全系列的数控系统、伺服装置和电机等,显示其在软硬件方面的实力。
(2)测量仪器 测量仪器是EMO上需要特别关注的领域,未来的智能化制造离不开数字化、智能化的测量仪器和系统,更缺不了与其进行数据和信息的交换。在工业4.0背景下的测量技术,已经涵盖从深入机床部件的测量、监控传感器,到在机、在线测量仪器,到制造系统层次的测量信息管理系统,有如神经网络一样实时监控着智能制造系统的运行。
2008年至2012年,马波斯公司先后收购了刀具监控领域的ARTIS公司,冲压及冷成形监控领域的BRANKAMP公司及磨削过程监控领域的DITTEL公司,加上马波斯原有的机床振动、温度、主轴热伸长等传感器技术,使得马波斯在机床状态及加工过程监控领域具有全面的产品线。
在磨削领域,除了磨削在线量仪、砂轮在线平衡系统、AE磨削过程监控系统以外,马波斯展出了最新的产品BLÚ。BLÚ由一系列功能节点组成。通过由主控节点控制的单一总线,所有节点互相连接,从而形成一个独立网络。系统主控节点通常放置在机床电控柜里。按照不同的控制功能要求,单独的功能节点被设定为辅助节点,用来控制以下功能:附加的物理I/O,测量头测杆收张,用于定位的马达,更换不同的控制系统(测量头或平衡头),读取数字传感器信号等。
在车削、铣削领域,马波斯此次发布了TMU RO刀柄跳动监测模块(适用于加工中心),跳动检测系统可检测出最小10μm,重复精度可以达到±2μm,检测范围0.7mm,检测时间600ms,检测转速最高为700r/min;机床保护产品-TP-02功率过载模块/VM-02碰撞保护模块/CMS-02碰撞保护模块(适用于所有机床);VM-03模块同样采用了振动传感器,与VM-02不同的是,除了可以监测过载和碰撞以外,还可以实现X/Y/Z三轴的重力加速度g值,用于监控转动部件内的冲击能量(此传感器内置了一组温度传感器);可以实现简单的过程监控,优化加工过程;产品加入了频谱分析的功能,分析数据可用于机床的预测性维护。
GEM过程监控(刀具监控)系统(适用于车铣类机床)结合了ARTIS产品30多年的用户体验,使得该系统具备了非常高的自动化。硬件连接及软件连通后,几乎不需要人为干涉即可以完成自动学习,自动设定调整各报警界限等等,使得监控复杂的加工过程变得简单,对于操作者的技术要求大大的降低。
在智能工厂及工业4.0方面,ARTIS的过程监控系统通过网络将车间的200多台机器和数据服务器连接起来。监控系统对机器加工状态进行实时监控,并且将监控的实时数据传输到服务器上。通过C-Thru4.0软件生成各类型报告,如刀具数据报告,报警数据报告,工艺分析报告等。通过对这些数据的分析,可以优化加工过程,提高工件的加工质量,延长刀具的使用寿命,科学计划设备维护。在提高车间管理效率的同时,大大降低车间的运营费用。
在冲压及冷成形领域,展出了BRANKAMP公司产品及FACTORY NET 4.0。冷成形生产在线监控应用于紧固件行业以及冲压行业,可以起到保护机器和模具,保证产品质量和辅助调机的作用。专利的双包络曲线功能,systometic功能和zoom功能可以监测到微小的产品缺陷,模具的微小裂纹以及磨损的趋势。 结合最先进的FACTORY NET 4.0, 使工厂真正实现智能化和网络化。
雷尼绍公司在测量系统方面也展示了不少技术解决方案。重点展示的产品包括用于数控机床的全新接触式扫描系统、用于Equator™比对仪的全新软件(用户可利用该软件将比对仪全面集成到数控机床中)、可简化机床测头测量应用的全新机内和移动应用程序、用于加工中心的非接触式增强型对刀仪、全新多测头光学接口系统、用于坐标测量机 (CMM) 的全新表面粗糙度检测测头,以及可增强雷尼绍XM-60多光束激光干涉仪功能的全新软件。
采用S u p a S c a n技术的全新SPRINT系统可轻松集成到需要快速完成工件找正且重视总体循环时间的机床应用中,将扫描技术的诸多优势带入大众市场。该系统还能够执行进一步的扫描功能,例如检测工件表面的最终状况。SupaScan技术提供的工件找正循环即使在高速进给率(G0)的情况下,也能对工件进行精确测量,是用于工件找正的最快速的机床测头解决方案。与标准高速触发式循环相比,SupaScan在典型的工件上进行测试时的循环时间缩短达70%以上。
专为雷尼绍Equator™比对仪开发的全新IPC(智能化制程控制)软件,可实现CNC加工过程中刀补更新的全自动化操作。可提高精密工件的加工能力,缩短设定和制程调整时间,以及与自动化系统集成。全新IPC软件可持续监控和调整加工操作,确保工件尺寸接近标称值且在控制范围内。能够快速修正任何加工尺寸的漂移,提高工件质量和制造能力,并降低废品率。Equator比对仪安装在数控机床附近,允许在生产期间进行快速测量和制程调整,避免时间延迟或过多依赖成品(完工)检验。
雷尼绍还推出适用于加工中心的NC4非接触式对刀解决方案。基于现有NC4系统的高度成功和成熟可靠的设计,该增强型解决方案引入了一系列附加功能和选项,以满足快速发展的生产环境的需求。增强型NC4系统由NC4非接触式对刀仪和NCi-6接口组成,提供了一种高速、高精度解决方案,用于在一系列三轴和五轴加工中心上确定刀具几何尺寸、检查刀具状况以及跟踪刀具热变形。
用于机床测量系统的全新OMM-2C多测头光学接口系统也在展会上亮相。这款主轴安装式接收器提供了一种紧凑、便利的解决方案,可安装多达3个雷尼绍机床用触发式测头,通过单一接口传输光学信号,确保在任何工作环境下都能可靠运行。OMM-2C接收器采用雷尼绍“调制”光学传输技术,具有很强的抗光干扰能力,而可选配的集成吹气系统确保了接收器窗口清洁、无切屑,从而实现不间断的系统通信。
雷尼绍还在EMO2017上发布全新改进的SFP2表面粗糙度检测测头;该测头适合在CMM上与雷尼绍REVO五轴测量系统配套使用。全新SFP2测头允许多类型传感器REVO系统的用户在单台坐标测量机上将表面粗糙度测量和尺寸检测功能完全结合在一起,相较于需要单独进行操作的传统检测方法而言,具有不可比拟的优势。SFP2系统由测头和一系列模块组成,能够与REVO的其他测头自动交换,提供触发式、高速接触式扫描和非接触式影像测量。由多个传感器采集的数据自动参照同一基准。
全新CARTO 2.1软件是基于雷尼绍XM-60多光束激光干涉仪开发的,具有重要的“自由运行模式”新功能。XM-60校准系统的用户可利用全新“自由运行模式”,在无需定义目标位置甚至目标数量的情况下立即采集数据。该软件显示相对于直线位置的直线度(水平和垂直)、俯仰、扭摆和滚摆误差。用户可以通过手动(使用键盘按键)、自动(基于位置稳定性)或持续(按用户定义的步长在连续运动中采集)模式进行数据采集。
7.切削刀具加速融入制造互联世界,不断提升切削效率和质量
切削刀具在传统意义上一直不像机床与数字化和信息化联动那么频繁,但随着制造系统的进步,特别是制造需求的不断提升,切削刀具制造领域对融入制造互联世界的动作不断,开始从切削刀具的角度思考和实践提升制造效率和质量的技术升级方向。在促进切削刀具及工具系统整体提升的同时,也反作用在制造系统演进过程上,丰富和完善对未来制造技术的研究。
(1)山特维克可乐满 Let’s connect now! 是本届EMO展会上,山特维克可乐满公司提出的口号。其寓意不言而喻,无论从技术层面的信息互联,还是在商业层面的联系合作,切削刀具制造商与用户的联系和结合日益紧密。从其产品和技术展示的情况看,以应用需求为导向的形式成为历届展会的主体。
PrimeTurningTM是一种新的车削方法,允许用户从所有方向上进行车削,相比传统车削方式允许使用更高的车削速度和进给,最高金属去除率可达1260cm3/min,具有更有效的生产效率(生产效率提高50%)。PrimeTurningTM车削方式采用新的CoroTurn®Prime车削刀具和加工代码生成器。
CoroTurn®Prime车削刀具允许加工过程中更大的灵活性,并可以提高生产力和提供更长的刀具寿命。CoroTurn Prime A型刀具具有三个35°的刀尖角,用于粗加工、精加工和光整加工。CoroTurn Prime B型刀具具有两个强壮的刀尖角,可用于粗加工。CoroTurn®Prime刀具适合短小紧凑的环境,可用于车削中心、立车和复合车削机床等大批量、频繁换刀的场合。
另一个值得关注的是进一步改进的CoroPlus®解决方案,该解决方案可应对整个制造过程中的互联问题,最大的优势在于可以使流程优化和提高盈利能力。CoroPlus®平台提供的解决方案可以使用户提高制造互联的安全性和节省时间。工具向导功能可集成到CAM软件中,还可方便使用工具库软件选择合适的刀具,自动生成加工路径代码。可以将刀具和物联网连接的装置使用户能够监控机床加工性能,并就如何优化加工过程作出明智的决定。基于云分析和现场系统,允许用户在加工操作中使用所有收集到的数据。
(2)WALTER WALTER公司将本次展会作为向参观者展示未来工厂的一个机会,通过技术专家和使用者的现场交流分享WALTER公司在刀具创新、工业4.0和数字化革命方面的经验,可以拓展关于切削刀具、加工工艺、解决方案和新技术方面的知识。因此,展会现场以产品和技术为看点,布置了许多交流讲解区,并有相应的专业技术人员进行交流和讲解。
除了刀具和切削技术等传统领域,在工业4.0的推动下,WALTER公司也开始进行数字化解决方案的研究。现场的技术人员表示,传统业务的发展空间已经很小,进入数字化、智能化制造领域可进一步提升与市场的结合紧密度,增加客户粘性。WALTER公司的数字化解决方案主要是:WALTERappCom可为机床制造商提供专门的数据使用环境,实时数据分析、计算、监控和报告等;iCut切削数据优化软件可每秒500次的监测主轴功率变化,根据切削条件自动设置进给速度,与固定进给速度方式相比加工时间节省10%左右;WALTERGPS和WALTEReLibarary是应用导航系统,用来检索产品和解决方案的数字化媒体;WALTERTOOLSHOP & EDI是电子商务系统,实现用户在线咨询、购买和下单等操作,兼容不同的ERP系统;WALTERXpress提供最短的交货运输,接到订单后2~3周内可以交货。
8.功能部件日趋完备,注重功能细分和系统集成
功能部件在整个制造系统中一直占有重要地位,就像人的肌肉、骨骼和器官一样,支撑制造系统的运行和实现相应的功能。在数字化、互联和智能化代表未来制造技术研究的带动下,功能部件也在适应和跟随技术发展趋势,从满足应用需求的角度功能部件更加细分,从应用效果的角度,功能部件进一步集成。无论是哪种变化和发展,功能部件的研究一直紧密围绕满足制造需求的主线展开。
(1)传动系统功能部件 数控机床应用量最大的传动系统功能部件主要是丝杠和导轨,本届EMO展上,日本THK公司以最丰富的产品线显示了在该领域的产业和技术实力。在提高进给精度方面,THK公司展示了螺母具有冷却功能的新型滚珠丝杠,通过热成像画面可以直观的发现与传统滚珠丝杠相比带冷却功能的丝杠螺母温度更低,对丝杠温升影响更小。演示的相同运动条件下,螺母差在10℃左右,丝杠温差在5℃左右,定位精度减小30%左右。
(2)装卡系统功能部件 在数字化和智能化制造趋势大行其道的背景下,装卡系统功能部件也凸显出相应的特质。为了适应智能制造柔性化和自适应要求,装卡系统的柔性化、自适应,以及方便重复安装且重复安装精度高都成为必要选项。本届EMO展会上,展示了不同种类的数控卡盘、中心架、数控转台等功能部件。其中,SCHUNK公司和SMW AUTOBLOK公司的展品最为丰富,应用性很强。其中,SCHUNK公司的快换卡盘ROTA-S plus2.0和ROTA THW plus换爪时间60秒。SMW AUTOBLOK公司的曲轴驱动和支撑演示装置显示曲轴法兰端的径向跳动不大于0.01mm。
(3)自动化领域功能部件 工业4.0和智能制造带动的自动化领域所需的功能部件也是展会上一大看点,不仅有利用仿生学原理开发的机械手执行器,还有面向智能制造系统的自动化加工检测、装配系统等。通过上述产品的开发,推动了工业机器人进入原来靠工人才能进行的工作环节,提升了整个制造系统的自动化和智能化水平。
SCHUNK公司的五指机械手,模仿人手结构(分左右手),由9个电机驱动20个关节运动,可用于模仿人手的服务型机器人应用环节。目前有4种使用模式:握手模式、握钥匙模式、精密握持模式(如拿针),强力模式(使用手电钻打孔)。亲测握手模式能够自动感知握手者的大小,保持一定的握紧力,并能随握手者移动并保持定位。还有另外一款用于工业场合的三指机械手,指面带有传感器(每指两个),可以自适应夹持球形、圆盘形、圆柱形和方形物体。
整体上看,EMO2017上反映出功能部件正向高度的机电信息一体化方向发展,精密可靠的机械结构、分辨率高的数控驱动和丰富的传感器感知能力,构成了未来智能化制造所需功能部件的必备要素。
9.其他
由于EMO展规模大、展品丰富,同时观展的时间有限,还有一些领域的展品未能逐一介绍,但从展会的整体看,上述几个展示特点也不同程度概括了本届EMO想展示的核心。比如,奥地利的WFL公司是制造重型卧式车铣复合加工机床的国际知名品牌,在大多数重型机床展商鲜有实物设备参展的背景下,WFL公司展出了最新的和具代表性的M30 MILLTURN/1800mm车铣复合加工机床(具有20kW铣削主轴)和M120 MILLTURN/3000mm车铣复合加工机床(可安装18×D智能镗杆的刀具),也提出应对互联和智能制造的技术设想和方案,这与整个展会反映的趋势性特点基本一致。
再有,像齿轮加工领域的,其全生态、全流程的服务体系可谓是对工业4.0的又一种解读。还有,众多的机床工具制造商虽然没有提出一个自己的整体的工业4.0方案或技术,但一直钻研自己的产品和技术,提升技术水平以融入整个制造体系中,就像路基中的石子一样,虽不如国际大公司那样为常人所知、所见,但作用依然不可小觑。这样的例子还有很多,就不一一赘述了。
二、观展心得
随着西方发达国家再工业化和发展中国家工业化发展周期的叠加,近几年来世界范围内,从稳定和复苏经济的角度,各国都对工业和装备制造业的发展格外重视。欧美提出的物联网和工业4.0等发展战略,是在其已经完成工业化进入信息化后再实现信息化背景下,工业化提升形成的战略发展考量。而这次再工业化既要适应人口老龄化对消费总量和模式影响带来的需求侧变化(追求品质、数量少、多样化、节能、环保等),又要面对和解决人口老龄化对劳动力供给和生产方式影响带来的供给侧变化(工作能力下降、知识短缺、工作条件提高、工作时间缩短等)。因此,物联网和工业4.0等西方再工业化发展战略的重点是,利用互联网等信息技术实现知识和信息的最大程度共享来减少个人对知识占有的不利影响,同时提升制造系统的自动化、智能化水平,弥补劳动力数量缺失和质量下降对生产效率和成本的不利影响,巩固和提升竞争力。EMO2017呈现出的以工业4.0为代表的解决方案大爆发正是顺应近一段时期欧美地区社会经济环境的变化,以及响应上述消费市场需求变化趋势而形成的。随着中国装备制造业走出去步伐的加快,对于想进入欧美市场的中国机床工具产业来说,也必须了解、适应和响应这一市场环境变化趋势。
对于发展中国家,特别是中国和中国机床工具产业来说,欧美正在开展的再工业化进程对我们也是有利好和利弊两方面的影响。利好的方面,新知识的形成都要经历积累、借鉴、提炼和发展的过程,无疑欧美的再工业化对还未完成工业化的我们是个很好的参考,我们可以在借鉴其工业化和再工业化经验教训的同时,与其同步开展工业化与信息化的深度融合研究,提升我们完成工业化的水平,降低推进工业化的难度,也避免了从工业化进入信息化再进行工业化提升的这一漫长过程。弊的方面是我们和欧美发达国家在基础制造能力、技术储备和产业环境等方面存在明显的差距。我们的工业化与欧美的再工业化属于隔代竞争,在我们取得追赶优势的同时,也应该注意到对方存在的先发优势和比较优势。需要引起我们十分关注的是,在没有完成工业化的时候,如果完全采取照单全收的跟踪模仿策略不仅不利于解决当前中国经济、市场和产业所面临的问题,还会形成多要素依赖模式,损害核心竞争力的形成,不利于建立公平合理的经济和贸易关系。如前所述,欧美再工业化战略是为了解决欧美面临的现实问题,有它产生的背景和条件。我们与欧美面临的问题有一定相似之处,但差异也很明显。比如,我们虽然面临人口老龄化和劳动力成本上升等问题,但我们全社会生产效率远低于欧美,劳动力成本上升的问题可以由提高效率和产出质量弥补;职业教育发展滞后,劳动力的结构性过剩和短缺同时存在。这些问题和环境因素都不是工业4.0等欧美再工业化战略所考虑和对症的,盲目照搬不仅会水土不服,任其发展还会产生“上了别人的机器,下了我们的人”的问题。因此,我们的工业化发展战略首先要从中国国情出发,以形成自主可控的核心竞争力出发,走有利于持续健康发展的工业化发展道路。
从本届EMO围绕互联、数字化和智能化制造等主题展示的欧洲地区制造技术创新趋势看,实现我国制造业和机床工具产业创新驱动战略的几点启示如下。
1.明确创新目标,开阔创新路径,坚持长线创新
从应用技术创新层面看,创新要有战略目标,不能太分散,要有前瞻性。如,德国几年前根据区域发展情况提出工业4.0战略,在此大方向下,这几年不同层面开展了不同形式的实践性研究,以致现在产生了初步成果。确定目标后要开阔创新路径,允许条条大路通罗马,允许不同技术路线的竞争比较,加大市场配置资源对创新的引导和激励作用。创新不是个短期行为,要有长期迭代式创新的准备,特别是在考核、评估和市场监管中要给予关注,保障长期的真创新行为,遏制短期的假创新行为。
2.培育适合产业发展的创新氛围
企业是经济运行中最活跃的主体,机床工具产业创新要坚持企业为主体的创新模式,从分析制约和阻碍企业创新的问题入手,改革和调整这些不利于企业创新的短板和问题。对比中外企业在创新上的表现,同样属性的企业对创新的态度和结果都大不相同,造成这些差异的深层次问题是应该进行改革和调整的问题点。这样才有利于培育适合企业和产业创新的氛围,实现创新驱动战略。□