數(shù)控機(jī)床應(yīng)用于柔性制造技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床應(yīng)用于柔性制造技術(shù)的應(yīng)用

1柔性制造技術(shù)發(fā)展的歷史中國加入wto已成為一個新問題。事實(shí)上，我們處于市場全球化的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，這為中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了機(jī)遇，也給制造業(yè)帶來了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。長期實(shí)行的計(jì)劃經(jīng)濟(jì),使大部分企業(yè)的產(chǎn)品同市場需求不對路,而新品開發(fā)的基礎(chǔ)薄弱、設(shè)備陳舊、工藝落后與管理不良,使企業(yè)缺乏活力與競爭力,形勢迫使我們要有效地實(shí)施改革,通過企業(yè)聯(lián)合、兼并、重組,調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),改革生產(chǎn)經(jīng)營管理體制,不斷發(fā)展適合國情的先進(jìn)制造技術(shù),加強(qiáng)新品開發(fā)能力,逐步形成自己的產(chǎn)品優(yōu)勢,在競爭中求得發(fā)展。關(guān)于什么是適合國情的發(fā)展制造技術(shù)的方針的問題,目前在產(chǎn)業(yè)界和科技界眾說紛紜。有人認(rèn)為我國機(jī)械制造業(yè)同世界先進(jìn)國家相比存在著階段性差距,認(rèn)為現(xiàn)在發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)是不現(xiàn)實(shí)的,主張只能發(fā)展工藝成熟的大批量生產(chǎn)的自動化技術(shù),發(fā)展組合機(jī)床、專用機(jī)床、剛性自動線,認(rèn)為70、80年代發(fā)展的數(shù)控機(jī)床可靠性差、質(zhì)量問題多、用戶反映大,要接受教訓(xùn),等等?？磥?到底應(yīng)如何發(fā)展,確實(shí)需要認(rèn)真討論研究,以作出正確決策。R·N·納吉爾在《21世紀(jì)制造企業(yè)的戰(zhàn)略》報(bào)告的開頭,有一句引人思索的話:“以大量生產(chǎn)的制造方式為主導(dǎo)的現(xiàn)行工業(yè)紀(jì)元已走向結(jié)束,正讓位于以敏捷制造企業(yè)為主導(dǎo)的新紀(jì)元?！本C觀世界的工業(yè)發(fā)展,從20世紀(jì)初葉到80年代,以大量生產(chǎn)為代表的先進(jìn)制造方式曾經(jīng)創(chuàng)造過輝煌。在1955年的全盛時期,作為工業(yè)中工業(yè)的美國汽車制造業(yè),首次創(chuàng)出年產(chǎn)700萬輛汽車并占據(jù)世界汽車總銷售量75%的記錄,通過廣泛應(yīng)用專用高效機(jī)床、組合機(jī)床、單品種加工自動線和流水裝配線等制造技術(shù),使汽車的裝配周期從過去單件裝配方式的514min,縮短為1.9min。大量生產(chǎn)創(chuàng)造了比單件生產(chǎn)高數(shù)百倍的生產(chǎn)效率,成為世界性主導(dǎo)的生產(chǎn)方式傳播到各工業(yè)國,甚至連歐洲最保守的本茨公司也向大量生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變。盡管美國汽車產(chǎn)量在1965年達(dá)到了930萬輛,1973年達(dá)1260萬輛,在經(jīng)濟(jì)衰退期后的1993年還達(dá)到近1000萬輛,但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,世界經(jīng)濟(jì)的構(gòu)成出現(xiàn)了多元化,經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展,以及冷戰(zhàn)結(jié)束后關(guān)稅壁壘的拆除,使市場日益國際化、全球化,用戶對產(chǎn)品的需求日益多樣化、個性化,競爭更加激烈。日本汽車工業(yè)屏棄了大量生產(chǎn)方式在人力資源、庫存資金積壓上造成的極大浪費(fèi),特別是單一品種生產(chǎn)對市場變化的需求極不適應(yīng)的種種弊端,發(fā)展了按市場訂單進(jìn)行及時生產(chǎn)的豐田汽車模式,即精益生產(chǎn)(LeanProduction)模式。日本汽車從1950年僅生產(chǎn)6.7萬輛,到1970年已達(dá)530萬輛,1980年達(dá)到1000萬輛,開始超過美國。60～80年代,以數(shù)控機(jī)床應(yīng)用為基礎(chǔ)的柔性制造技術(shù)在汽車、飛機(jī)及一些行業(yè)中得到發(fā)展,其應(yīng)用結(jié)果表明,柔性制造適于多品種、變化批量產(chǎn)品的生產(chǎn),80年代末,柔性制造技術(shù)發(fā)展了以數(shù)控加工中心、數(shù)控加工模塊及多軸加工模塊組成的柔性自動線,使自動線柔性化,給單一品種的大量生產(chǎn)方式帶來了轉(zhuǎn)機(jī)。作者認(rèn)為,正在不斷發(fā)展和進(jìn)步的柔性制造方式,將是適應(yīng)21世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)的主導(dǎo)方式,是我國制造企業(yè)為擺脫當(dāng)前競爭力不強(qiáng)的被動局面,走向經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國所應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展的制造技術(shù)。為了論述清晰完整,有必要考察一下柔性制造技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用。2數(shù)控加工設(shè)備柔性制造技術(shù)(FlexibleManufacturingTechnology,FMT),是建立在數(shù)控設(shè)備應(yīng)用基礎(chǔ)上的、正在隨著制造企業(yè)技術(shù)進(jìn)步而不斷發(fā)展的新興技術(shù)。概括地說,凡是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)輔助制造系統(tǒng)支持下,采用數(shù)控設(shè)備(NC)、分布式數(shù)控設(shè)備(DNC)、柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、柔性自動線(FTL)、柔性裝配系統(tǒng)(FAS)等具有一定制造柔性的制造自動化技術(shù),都屬于FMT的應(yīng)用范圍。FMT是在數(shù)控機(jī)床研制和應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,考察其背景,則離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展,其交互發(fā)展過程如圖1所示。其中有幾個重要的里程碑,如表1所示。為了獲得較明確的技術(shù)概念,對FMT各構(gòu)成單元定義如下:1)NC(數(shù)控設(shè)備NumericalControl)是一種機(jī)床或工業(yè)加工設(shè)備(包括焊機(jī)、金屬成形及鈑金加工設(shè)備等),其加工運(yùn)動的軌跡或加工順序是由數(shù)字代碼指令(NCProgram)確定的,它通常是用計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)軟件工具生成的。2)CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)控ComputerNumericalControl)是一種具有內(nèi)裝式專用小型計(jì)算機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)。3)DNC-1(計(jì)算機(jī)直接數(shù)控DirectNumericalControl)是將一組數(shù)控設(shè)備連接到一個公共計(jì)算機(jī)存儲器的系統(tǒng),該存儲器能按需要在線地分配數(shù)控指令給數(shù)控設(shè)備的控制器。4)DNC-2(分布式數(shù)控DistributedNumricalControl)是能將主控計(jì)算機(jī)存儲器中存儲的各個零件加工的NC程序,通過分布式前端控制器(也稱工作站)分配、發(fā)送到數(shù)控設(shè)備的控制器去,并能采集數(shù)控設(shè)備上報(bào)的工況信息的系統(tǒng)。5)MC(加工中心MachiningCenter)是一種帶自動換刀的多工序加工的數(shù)控機(jī)床,如鉆鏜銑、車削、車銑加工中心等。6)FMS(柔性制造系統(tǒng)FlexibleManufacturingSystem)是一個在中央計(jì)算機(jī)控制下由兩臺以上配有自動換刀及自動換工件托盤的數(shù)控機(jī)床與為之供應(yīng)刀具和工件托盤的物料運(yùn)送裝置組成的制造系統(tǒng),它具有生產(chǎn)負(fù)荷平衡調(diào)度和對制造過程實(shí)時監(jiān)控功能以及制造多種零件族的柔性自動化。7)FMC(柔性制造單元FlexibleManufacturingCell)通常是由一臺加工中心、一組公共工件托盤及其傳送裝置組成的,工件托盤按單一方向傳送,傳送裝置的循環(huán)起點(diǎn)是工件裝卸工位,控制系統(tǒng)沒有生產(chǎn)調(diào)度功能(少數(shù)FMC由多臺加工中心組成,具有初步的調(diào)度功能)。8)FTL(柔性自動線FlexibleTransferLine)由多臺柔性加工設(shè)備及一套自動工件傳送裝置和控制管理計(jì)算機(jī)組成。柔性加工設(shè)備可以是1～3坐標(biāo)數(shù)控加工模塊、多軸加工模塊(轉(zhuǎn)塔式或自動換箱式)或數(shù)控加工中心的組合,工件按傳送線流向順序加工,適合于大批量生產(chǎn),并具有加工零件品種在一定范圍內(nèi)變化的制造柔性。9)FAS(柔性裝配系統(tǒng)FlexibleAssemblySystem)由控制計(jì)算機(jī)、若干工業(yè)機(jī)器人、專用裝配機(jī)及自動傳送線和線間運(yùn)載裝置(包括AGV、滾道式傳送器)組成。用于印刷電路板插裝電子器件或各種電動機(jī)、機(jī)械部件等的自動裝配。3國外說唱規(guī)模的發(fā)展和應(yīng)用3.1數(shù)控加工系統(tǒng)的發(fā)展50年代,航空工業(yè)進(jìn)入研制噴氣式飛機(jī)的新時代,高速飛行使飛機(jī)承載急劇增加,結(jié)構(gòu)上大量采用整體構(gòu)件,它們外形復(fù)雜(大多與飛機(jī)的氣動外形有關(guān)),零件尺寸大(如波音747的起落架梁長6m,機(jī)翼蒙皮長31.5m,F-111戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼大梁長7.5m,C-5A軍用運(yùn)輸機(jī)框架寬7m、DC-10運(yùn)輸機(jī)的大梁緣條長7.62m),構(gòu)件材料特殊(多為鈦合金、高強(qiáng)度合金鋼、鋁合金),加工困難,常規(guī)機(jī)床根本無法加工,必須發(fā)展大型多坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床,才能滿足要求。1955年吉丁斯·劉易斯公司(G&L)研制的第一臺商用數(shù)控機(jī)床就是蒙皮銑,洛克希德飛機(jī)公司、通用動力公司及馬丁公司訂購了它,并于1957年首批用于飛機(jī)生產(chǎn)。波音公司從1958年開始應(yīng)用數(shù)控加工,為研制B-52轟炸機(jī)及波音707運(yùn)程客機(jī),相繼向G&L、辛辛納提、圣斯特蘭和K&T等機(jī)床公司訂購了一大批數(shù)控機(jī)床,到1961年已有數(shù)控機(jī)床150臺。1965年9月為擴(kuò)大波音707及727的生產(chǎn)并規(guī)劃波音737及747的制造,在奧本建立了大型結(jié)構(gòu)件制造工廠,到1969年波音公司擁有的數(shù)控機(jī)床已達(dá)290臺。洛克希德公司為生產(chǎn)C-130軍用運(yùn)輸機(jī),F-104、F-14戰(zhàn)斗機(jī)及P-3反潛機(jī),于1960年建立數(shù)控車間,到1963年已擁有大型數(shù)控機(jī)床22臺,后為生產(chǎn)C-141遠(yuǎn)程運(yùn)輸機(jī)、C-5重型運(yùn)輸機(jī)及L-1011寬體客機(jī),又?jǐn)?shù)次增訂數(shù)控機(jī)床,現(xiàn)已擁有數(shù)控機(jī)床150多臺。麥克唐納·道格拉斯公司為生產(chǎn)F-4戰(zhàn)斗機(jī)、A-4艦載機(jī)及DC-8運(yùn)程客機(jī),并為F-15重型戰(zhàn)斗機(jī)研制作準(zhǔn)備,于60年代數(shù)次訂購數(shù)控機(jī)床,到1970年,其圣路易斯工廠已擁有數(shù)控機(jī)床80臺。北美洛克維爾公司為生產(chǎn)B-1B戰(zhàn)略轟炸機(jī)、F-86及F-100戰(zhàn)斗機(jī),于1966年訂購了21臺大型數(shù)控機(jī)床,包括德國福洛瑞甫(Froriep)的五坐標(biāo)數(shù)控立式車銑床(加工直徑達(dá)13m),辛辛納提的63m長的七坐標(biāo)大梁銑及63m長的蒙皮銑,還包括一臺工作臺3.6m×112m的巨型蒙皮銑,具有6個龍門架和24個主軸,是世界上最大的數(shù)控機(jī)床[6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23]。在航空發(fā)動機(jī)制造中,數(shù)控加工主要用于壓氣機(jī)及渦輪的各類機(jī)匣、壓氣機(jī)盤及渦輪盤和渦輪軸及壓氣機(jī)軸等復(fù)雜構(gòu)件。普拉特·惠特尼公司為研制大型飛機(jī)用的JT9D、JT8D、JT3D系列渦扇發(fā)動機(jī)及作戰(zhàn)飛機(jī)用的PW-1128、F100-PW-100、TF30等渦扇發(fā)動機(jī),配置了200臺數(shù)控機(jī)床。通用電氣公司為研制TF34、CF6、F110、F404系列渦扇發(fā)動機(jī)及J79系列等渦噴發(fā)動機(jī),在其艾文德爾的工廠配置了190臺數(shù)控機(jī)床。英國研制大型飛機(jī)用的RB211渦扇發(fā)動機(jī)的羅爾斯·羅伊斯公司擁有數(shù)控機(jī)床200臺。波音公司擁有的數(shù)控機(jī)床(表2),反映出一個年產(chǎn)200架大型飛機(jī)的現(xiàn)代化飛機(jī)制造公司所配置的數(shù)控機(jī)床的類型、規(guī)模及其性能。60年代數(shù)控技術(shù)在航空工業(yè)的應(yīng)用,促進(jìn)了它在機(jī)床、汽車、造船、工程機(jī)械等行業(yè)的推廣。美國數(shù)控機(jī)床擁有量1969年達(dá)14259臺,其中飛機(jī)業(yè)326臺,汽車業(yè)132臺;1978年達(dá)40019臺,其中飛機(jī)業(yè)7400臺,汽車業(yè)1000臺。美國的數(shù)控技術(shù)在60～70年代處世界領(lǐng)先地位。80年代以后,由于發(fā)展戰(zhàn)略的錯誤,美國失去了在數(shù)控技術(shù)發(fā)展上的優(yōu)勢。3.2日本、汽車工業(yè)日本70年代著力發(fā)展的數(shù)控機(jī)床及數(shù)控系統(tǒng)。日本汽車工業(yè)于1972年投資19億日元、1978年再次投資100億日元、1981年又投資326億日元購置數(shù)控機(jī)床,這極大地促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床、FMS、FMC的發(fā)展。到1987年日本擁有的金切機(jī)床共60萬臺,其中數(shù)控機(jī)床占6.6萬臺;汽車工業(yè)擁有金切機(jī)床21萬臺,其中數(shù)控機(jī)床占2萬臺;全國共有FMS256條,汽車工業(yè)占21條。從1978年起,日本的數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量、出口銷售量均超過美國(1978年日本年產(chǎn)7342臺,美國為5688臺,1990年日本達(dá)到高峰為61697臺,美國為7927臺,后兩年日本經(jīng)濟(jì)衰退,產(chǎn)量有所下降,仍在美國之上,1995年恢復(fù)后,日本達(dá)41805臺,美國為17052臺,到1997年日本達(dá)56113臺,美國為17414臺)。在此期間世界各工業(yè)國的數(shù)控技術(shù)都有較大發(fā)展,以1995年數(shù)控床的年產(chǎn)量作比較,法國較差,年產(chǎn)6943臺,英國為14258臺,德國達(dá)23688臺。3.3數(shù)控系統(tǒng)m微及網(wǎng)絡(luò)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)有了巨大的技術(shù)進(jìn)步,概括地說,經(jīng)歷了六個發(fā)展階段:·電子管式硬件數(shù)控1952～1958年,如MIT數(shù)控銑·晶體管式硬件數(shù)控1959～1964年,如BendixDynapath20·小規(guī)模集成電路式數(shù)控1965～1969年,如AcramaticⅣ·小型計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)1970年開始,如AcramaticCNC·微處理器數(shù)控(MNC)1974年開始,如Sinumerik8M,GE2000·基于個人計(jì)算機(jī)的數(shù)控(PC-BasedNC)1990年開始,如HNC1(華中Ⅰ型)、Acramatic2100早期的數(shù)控系統(tǒng)因受邏輯元器件(真空管、晶體管)質(zhì)量限制,系統(tǒng)故障率高(MTBF1～10h);基于大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的CNC數(shù)控系統(tǒng),具有一定的零件NC程序存儲功能(16KB～64KB),系統(tǒng)可靠性提高(MTBF10～100h);微處理器數(shù)控采用多微處理器,控制坐標(biāo)軸數(shù)可達(dá)8、12、16,NC程序存儲容量可擴(kuò)(16KB～320KB),使用方便靈活,系統(tǒng)可靠性大為提高(MTBF2000～5000h),數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入成熟階段;基于PC機(jī)的數(shù)控采用工控級PC機(jī)主板及模塊化結(jié)構(gòu),是開放式控制器,為用戶靈活使用及網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)監(jiān)控管理提供了很大的活動空間,如設(shè)置圓弧點(diǎn)動、任意角度點(diǎn)動、簡明語句加工循環(huán)、直接藍(lán)圖編程、刀具軌跡檢驗(yàn)、機(jī)床及系統(tǒng)故障診斷等。同時,零件程序存儲容量很大(4MB～64MB)。系統(tǒng)可靠性極高(MTBF達(dá)105h)。在與控制系統(tǒng)相關(guān)的伺服驅(qū)動技術(shù)方面,也經(jīng)歷了模擬式電液伺服(主要在歐美)、電液脈沖馬達(dá)(主要在日本、中國)、直流伺服及數(shù)字式交流伺服驅(qū)動的發(fā)展階級,當(dāng)前交流伺服獲廣泛應(yīng)用。3.4fms和fmc的發(fā)展歷程及展望數(shù)控機(jī)床單機(jī)運(yùn)行形式(stand-alone)始終是柔性制造的最常用形式。但機(jī)床利用率因外部因素影響往往偏低。隨著生產(chǎn)和科技發(fā)展,出現(xiàn)了FMC、FMS、FTL等新應(yīng)用形式,它們自動化程度更高、制造周期更短、生產(chǎn)效率更高。自1967年莫林-24問世以來,FMS經(jīng)過約10年的技術(shù)開發(fā)和研究,逐漸成熟起來,70年代末開始走出實(shí)驗(yàn)室,成為汽車、航空、機(jī)床工業(yè)的一些先進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)線上的主力設(shè)備。據(jù)德國馬丁博士調(diào)查,到1974年全世界擁有FMS17條,1978年達(dá)38條,1981年增到87條,1984年達(dá)157條。據(jù)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會統(tǒng)計(jì),1985年世界FMS已達(dá)349條。這時FMS、FMC技術(shù)更為成熟,并開始形成產(chǎn)業(yè)。世界上有近100個廠家生產(chǎn)FMS、FMC產(chǎn)品,能成套設(shè)計(jì)供應(yīng)FMS系統(tǒng)的廠家有近30個,如美國的辛辛納提·米拉康等。據(jù)國際應(yīng)用系統(tǒng)研究所(ITASA)統(tǒng)計(jì),到1988年全世界已擁有760條FMS。預(yù)計(jì)到2000年全世界擁有的FMS將達(dá)到3500條,實(shí)際上FMC的應(yīng)用遠(yuǎn)比FMS更多、更普遍,例如,1989年美國擁有FMS280條,而擁有的FMC達(dá)到8100條,1994年日本擁有FMS2194條,而FMC為11506條。航空、汽車、機(jī)床工業(yè)應(yīng)用FMS、FMC及FTL較多,到80年代中期,世界主要的飛機(jī)公司幾乎都應(yīng)用了FMS、FMC,德國MBB公司奧格斯堡軍機(jī)分部實(shí)現(xiàn)了全部數(shù)控加工任務(wù)均納入FMS線內(nèi)的較高應(yīng)用水平。在汽車工業(yè)中,許多知名廠家如通用汽車、本茨、寶馬、豐田、雷諾、大眾、Volvo、IVECO等都采用FMC及FMS,使用FMS及FMC最好的廠家集中在機(jī)床制造業(yè),如日本的山崎馬札克、法那克,他們創(chuàng)造了柔性制造自動化的高水平,經(jīng)濟(jì)效益顯著。表3列出航空工業(yè)、汽車工業(yè)和機(jī)床工業(yè)應(yīng)用的部分實(shí)例。3.5柔性制造的技術(shù)基礎(chǔ)高效的數(shù)控機(jī)床僅是實(shí)現(xiàn)柔性制造的必要條件,必須加上高效的NC編程工具、高效的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)手段、高效的數(shù)控刀具、柔性夾具及工藝裝備等相關(guān)技術(shù)的協(xié)調(diào)發(fā)展,才能形成實(shí)施柔性制造的充分條件。限于篇幅,配套技術(shù)的發(fā)展從略。4中國ft的開發(fā)與應(yīng)用4.1數(shù)控?cái)?shù)控銑系統(tǒng)我國數(shù)控機(jī)床研究起始于1958年。北京機(jī)床研究所、清華大學(xué)、北京航空工藝研究所和北京航空學(xué)院相繼開展了三坐標(biāo)數(shù)控銑的研究,盡管未能獲得工業(yè)應(yīng)用,但通過在樣機(jī)上的刻字,對數(shù)控加工進(jìn)行了原理性驗(yàn)證。1966年,航空工藝所與機(jī)床所合作,研制出我國航空工業(yè)第一臺X53K-1G三坐標(biāo)數(shù)控銑,采用磁帶輸入閉環(huán)系統(tǒng),電液伺服驅(qū)動,1973年在130廠應(yīng)用,加工飛機(jī)零件多批。1973年機(jī)床所研制出全國第一臺臥式加工中心JCS-013,并進(jìn)行了商品化生產(chǎn),對我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展起了推動作用,這一時期還研制出劈錐數(shù)控銑和非圓齒輪插齒機(jī),XK-5040數(shù)控立銑,XSK-5040等商品化機(jī)床。1976年航空工藝所研制出XSK5040(Ⅳ)G四坐標(biāo)數(shù)控銑,用于成飛公司加工帶變斜角的天窗凸塊、框架零件;1977年研制出SKX-3000數(shù)控龍門銑,用于成飛加工鋼質(zhì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件,使用情況較好。北京第一機(jī)床廠曾為航空工廠研制出XKD2012/14四坐標(biāo)數(shù)控龍門銑。4.2介紹與開發(fā)階段80年代以來數(shù)控機(jī)床的發(fā)展如表4所示。4.3mtc和fms的開發(fā)和應(yīng)用我國FMS的開發(fā)應(yīng)用見表5。4.4fl的開發(fā)和應(yīng)用我國FIL的開發(fā)應(yīng)用見表6。FTL突破了大量生產(chǎn)只適用于單一品種的束縛,一批加工零件可變的柔性自動線應(yīng)運(yùn)而生。4.5國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品在國內(nèi)生產(chǎn)經(jīng)營中的應(yīng)用和市場需求不斷上升數(shù)控系統(tǒng)可靠性差,曾是70、80年代我國發(fā)展數(shù)控技術(shù)的最要害的障礙,不少國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床故障率高,不能保持正常生產(chǎn),造成用戶對國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床失去信心,遂形成一種心態(tài):數(shù)控機(jī)床只能用外國的,買不起外國數(shù)控機(jī)至少數(shù)控系統(tǒng)要配外國的,寧可多花錢,總比買了不能用強(qiáng)。種種嚴(yán)酷的事實(shí)告誡數(shù)控界的人們,必須下決心解決可靠性問題。業(yè)內(nèi)人士勵精圖治,80年代中期,在吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上,確定嚴(yán)格的可靠性考核標(biāo)準(zhǔn),采用先進(jìn)的CAD技術(shù),用引進(jìn)設(shè)備及工藝制板焊接及貼附元件,對電子元件進(jìn)行嚴(yán)格的處理和篩選,生產(chǎn)及最終產(chǎn)品檢驗(yàn)嚴(yán)格按國際規(guī)范執(zhí)行,這樣在80年代中后期,情況終于發(fā)生了變化,我國一些有實(shí)力的數(shù)控系統(tǒng)研制單位開發(fā)出一批具有80年代中期國際水平的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品,這批產(chǎn)品銷售之后一直正常運(yùn)行至今,如北京“航天”數(shù)控集團(tuán)的用戶美聯(lián)制動設(shè)備公司(合資),使用“航天”系統(tǒng)30多套,已連續(xù)可靠運(yùn)行7年以上,還有30多家用戶使用“航天”系統(tǒng)都在7～8臺以上,一直保持可靠運(yùn)行。上?！伴_通”銷售出的系統(tǒng),累計(jì)也在2000臺以上。北京機(jī)床所研制的“中華Ⅰ型”,沈陽自動化所的“藍(lán)天Ⅰ型”,華中數(shù)控集團(tuán)的“華中Ⅰ型”等產(chǎn)品,保持可靠運(yùn)行的已達(dá)5000臺以上。實(shí)事求是地說,這些嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范生產(chǎn)的國產(chǎn)系統(tǒng),可靠性已不存在問題了,至于前面提到的用戶心態(tài),要扭轉(zhuǎn)尚需時日,一則多數(shù)用戶還沒有得到使用過國產(chǎn)系統(tǒng)的廠家對系統(tǒng)可靠性的確證信息;再則,市場上尚存在一些劣質(zhì)系統(tǒng)產(chǎn)品,使國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的品牌叫不響?？磥?宣傳工作和市場管理還得加強(qiáng)。此外,鼓勵機(jī)床廠主動應(yīng)用國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)也有必要。昆明機(jī)床廠銷售14臺TH5456立式加工中心及34臺TPK4680數(shù)控坐標(biāo)鏜時,主動配售國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的作法,頗具民族工業(yè)企業(yè)家的風(fēng)范。當(dāng)然最最要緊的還是數(shù)控系統(tǒng)廠家自己要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),不能砸自己的牌子。5關(guān)于這些問題的討論5.1國外研究現(xiàn)狀。在世界最據(jù)統(tǒng)計(jì),工業(yè)化國家經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的50%(日本)至68%(美國)是由制造業(yè)創(chuàng)造的,制造業(yè)對國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展有決定性影響,而發(fā)展機(jī)床業(yè)是發(fā)展制造業(yè)的根本。以日本為例,戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)實(shí)力衰落,機(jī)床業(yè)水平比歐美落后10年,但50年代開始搞振興,大量引進(jìn)國外先進(jìn)機(jī)床技術(shù),對名牌機(jī)床進(jìn)行試驗(yàn)測繪仿制,并開展數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)研究,盡管到1965年,數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)僅39臺,但已具備自研的基礎(chǔ),并開始發(fā)展有創(chuàng)新意義的數(shù)控機(jī)床,1970年產(chǎn)量已上升到1651臺,1978年達(dá)到7342臺,年產(chǎn)量及出口銷量都居世界第一,其成功的關(guān)鍵,就是重視發(fā)展數(shù)控機(jī)床,搞自行研制。美國之所以是世界第一經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國,這與60、70年代重視發(fā)展機(jī)床、特別是為發(fā)展數(shù)控機(jī)床建立了良好的基礎(chǔ)有關(guān)。以波音公司為例,50年代研制B-52,得到美空軍大筆投資,訂購了大批數(shù)控機(jī)床,為日后開發(fā)客機(jī)打下了基礎(chǔ),后又幾經(jīng)發(fā)展,建立了擁有數(shù)控機(jī)床300臺、9個研制分部的強(qiáng)大生產(chǎn)研制基地,憑借技術(shù)實(shí)力和先進(jìn)的研制設(shè)施,波音公司在世界客機(jī)銷售市場上常年保持了60%左右的份額,到1996年12月,進(jìn)而兼并了麥·道公司,擴(kuò)大了市場優(yōu)勢,民機(jī)市場占有率達(dá)70%,軍機(jī)市場占56%,運(yùn)輸機(jī)市場占95%。在大型客機(jī)方面,現(xiàn)今,除英國航宇還能勉強(qiáng)在競爭中生存外,大部分公司已紛紛落馬。日本多年來曾試圖自研大型客機(jī),但鑒于研制基地及研究開發(fā)投入的極其龐大,最近也表示放棄。由此可見機(jī)床等基礎(chǔ)工業(yè)對航空、國防的作用。作為社會主義大國,若沒有獨(dú)立完整先進(jìn)的機(jī)械制造體系,將是脆弱的、不安全的;不發(fā)展現(xiàn)代化的、以數(shù)控機(jī)床為代表的機(jī)床工業(yè),只能建成一個二流水平的國家,單靠買是買不來輸出國的綜合實(shí)力和技術(shù)水平的,引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)是必要的,但目的是為了自行研制和創(chuàng)新發(fā)展。5.2航空多機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀數(shù)控機(jī)床是發(fā)展機(jī)械工業(yè),促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)增長的一個牛鼻子。最近,國家已經(jīng)明確,要從財(cái)政債券資金中,拿出一大筆資金,支持航天航空、國防軍工、汽車裝備、鐵路造船等工業(yè)的技術(shù)改造,這是我國機(jī)床工業(yè)大發(fā)展的最好契機(jī)。航天航空型號研制,需要增配大量高性能數(shù)控機(jī)床,據(jù)航空工業(yè)總公司與航設(shè)院前不久的調(diào)查統(tǒng)計(jì),我國八個主要飛機(jī)制造公司總共擁有三、四、五坐標(biāo)數(shù)控銑床、加工中心才169臺,其中五坐標(biāo)僅54臺,相比之下尚不及國外一家飛機(jī)公司擁有量的56%,遠(yuǎn)不能適應(yīng)“十五”期間我國研制新型殲擊機(jī)、轟炸機(jī)及啟動民用飛機(jī)開發(fā)的需要,顯然航空航天工業(yè)用數(shù)控機(jī)床需要大發(fā)展。我國汽車工業(yè)近年來有所發(fā)展,1997年年產(chǎn)量達(dá)158萬輛,1999年應(yīng)達(dá)到170多萬輛,2010年的目標(biāo)是600萬輛,幾乎還要翻兩番。汽車工業(yè)歷來是數(shù)控機(jī)床業(yè)的最大用戶,因此,發(fā)展汽車工業(yè)用數(shù)控機(jī)床的空間極為廣闊。其他如船舶、電力、機(jī)車車輛行業(yè)以及機(jī)床工業(yè)自身的技術(shù)改造,也需要數(shù)控機(jī)床的大發(fā)展。這里所說的數(shù)控機(jī)床,是數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS、FTL的統(tǒng)稱,在實(shí)際發(fā)展中數(shù)控機(jī)床、FMC是要首先發(fā)展的。隨著各行業(yè)技改的發(fā)展,相應(yīng)地需要FTL及FMS的發(fā)展,由于FMS投資大,發(fā)展時宜慎重,并作好充分的可行性論證。5.3大批量生產(chǎn)用自動機(jī)、組合機(jī)床和自動線的發(fā)展對策我國工業(yè)基礎(chǔ)較薄弱,各類機(jī)械設(shè)備中數(shù)量極大的通用件,標(biāo)準(zhǔn)件大批量生產(chǎn)用的自動機(jī)、組合機(jī)床和自動線的發(fā)展還很不充分,仍然有很大的發(fā)展空間,筆者認(rèn)為這與發(fā)展數(shù)控機(jī)床并不矛盾,但從國家戰(zhàn)略發(fā)展的角度考慮,應(yīng)把重點(diǎn)放到支持?jǐn)?shù)控機(jī)床的發(fā)展上。5.4積極推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新,確保資金安全我國發(fā)展數(shù)控機(jī)床幾乎與日本同時起步,日本注重科學(xué)精神,先從仿制測繪國外機(jī)床著手,逐步走向自行設(shè)計(jì),步子平穩(wěn),沒有大起大落。而在我國,形勢起伏的效應(yīng)很強(qiáng),不重視基礎(chǔ)性試驗(yàn)研究,注重社會效益而忽視經(jīng)濟(jì)效益,諸多因素的綜合,延緩了數(shù)控機(jī)床、柔性制造技術(shù)的發(fā)展,這些都是教訓(xùn),不能再重演,為此,筆者建議:1)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)合同來規(guī)范開發(fā)項(xiàng)目新開發(fā)的數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng),新型控制驅(qū)動元部件的研制,柔性制造技術(shù)課題的研究,以簽定技術(shù)經(jīng)濟(jì)合同的形式確定下來,研制方要接受委托方或用戶提出的試件加工考核及研制產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考核,達(dá)不到要求,可以拒絕驗(yàn)收;應(yīng)規(guī)定必要的保修期及售后服務(wù)條款,產(chǎn)品或成果的鑒定驗(yàn)收應(yīng)以用戶和專家為主體,行政不要干預(yù)。2)建立保護(hù)用戶利益的規(guī)章設(shè)備、工程項(xiàng)目投產(chǎn)試用期間,研制方要負(fù)責(zé)解決所研制設(shè)備或工程項(xiàng)目在運(yùn)行中出現(xiàn)的問題,對于未及時派員排故造成的生產(chǎn)延誤、可靠