机床历程.doc

机床控制系统的发展和现状磨床是金属切削机床的一个重要分支，国家有关机床标准中有超过2/3的内容是关于磨床的，磨床的复杂程度由此可见一斑。由于磨床涉及到很多复杂的工艺，通用的机床数控系统难以满足要求。 磨床种类特别繁多，常见的磨床种类就包括外圆磨床、平面磨床、内圆磨床、工具（刀具）磨床、无心磨床、非圆磨削机床、轧辊磨床、复合磨削加工单元、立式磨床等。外圆磨床是使用最广泛的，能加工各种圆柱形和圆锥形外表面及轴肩端面。 随着零件精度要求的日益提高，各系列磨床越来越不可替代。可以说，在对工件进行精细打磨方面，磨床所达到的高精度和高效率是数控车床和数控铣床都很难替代的。虽然目前有以车代磨的情况，但是这样会增加生产成本。随着工业的发展，对机械零件的加工精度及表面粗糙度的要求日益提高，数控磨削加工显得更加重要。 国产磨床数控系统开发才刚起步，“十一五”期间是数控机床发展的战略机遇期。根据国际数控机床产业发展的趋势和我国“十一五”国民经济发展要求，“十一五”数控机床产业的重点是：发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变大型、高精度数控机床大部分依赖进口的现状，满足机械、航空、航天等工业发展，其中重点支持发展的高级型数控机床就包括数控磨床，如数控超精密磨床、高速高精度曲轴磨床和凸轮轴磨床、各类高精高速专用磨床等。 我国主机生产厂从上世纪80年代开始就积极致力于磨床的开发，并走过了自行研发、与大学科研单位合作开发到直接引进数控系统的发展道路。国内生产数控磨床的企业有上海机床厂、杰克机床、浙江精工、杭州机床厂、北京机床集团、无锡开源、秦川机床工具集团、杭州机床集团等，这些年出现的还有河南濮阳、新乡日升等新兴机床制造企业。近几年来，市场对磨床的需求量不断增长，磨床的产量与销售量也在逐年增长，进口数控磨床的数量也在大幅度增加。磨床的发展趋势是：磨削加工的高效化、直接驱动、在线测量与控制磨削过程、量仪在线监控。 目前，国内磨床的数控化率较低，大量的磨床设备需要进行数控改造，据中国机床网业内人士分析，在未来10年内，我国将有2030万台老式磨床面临淘汰，迫切需要大规模的数控改造。磨床数控系统特别是中高档磨床数控系统绝大部分依赖进口，国内研发和生产磨床数控系统的企业产品品种单一、系统性能简单，没有形成批量化。更为严峻的是，由于国内数控厂商开发能力有限，国内主机厂已逐渐减少了同国内数控系统厂家的合作，而是直接引进国外数控系统。因此，加大力度开发系列磨床数控系统，实现普通外圆磨床的数控化，逐步进军中高档磨床数控系统市场，对国产数控系统企业而言已经迫在眉睫。 当前国内机床数控系统的厂家很多，但是在磨床方面有作为的很少，大部分主要涉及的是数控车床、数控铣床等。有部分企业已经开始涉入磨床行业，例如：深圳众为兴、广州数控、北京航天数控、江苏仁和等等，但是同国外产品相比还是有相当的差距。国内磨床数控改造方面大量的采用了PLC加位置模块组成的磨床控制系统，但这类控制系统一般用在13轴的磨床控制系统中，而且成本比较高。机床的水平主要看金属切削机床，其他机床技术和复杂性不高，就是近几年很流行的电加工机床，也只是方法的改变，没什么复杂性和科技含量。我们的数控磨床水平不错，每年都有大量出口。因为它简单，基本属于劳动密集型。金属加工主要是去除材料，得到想得到的金属形状。去除材料，主要靠车和铣，车床发展为数控车床，铣床发展为加工中心。高精度多轴机床，可以让复杂零件在精度和形状上一次到位，譬如讲，你飞机上的一个复杂零件，以前由很多种工人：车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干，其中还有报废的，最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了，而且精度比你设计的还高。零件精度高就意味着寿命长，可靠性好。由普通发展到数控，一个人顶原来的十个，在精度上，更是没法说，适应性上，零件变了，换个程序就行。把人的因素也降为最低，以前在工厂，谁要时会车涡轮，蜗杆，没个十年八年的不行，要是谁掌握了，那牛得很。现在用数控设备，只要你会编程，把参数输进去就可以了，简单，刚毕业的技校学生都会，而且批量的产品质量也有保证。自美国在五十年代末搞出世界一台数控车床后，机床制造业就进入了数控时代，在六十年代，我国就搞出了第一代数控机床，但后来中国进入了什么年代，大家都知道。等八十年代我们再去看世界的数控机床水平，差距就是二十年了，其实奋起直追还有希望，但国营工厂不思进取，到了九十年代，我们再去看世界水平，已有三十年的差距了。我们在闭关锁国的年代走的是苏联的路子，什么叫苏联的路子，举个例子来讲：比如，生产一根轴，苏联的方式是建一个专用生产线，用多台专用机床，好处是批量很容易上去，但一旦这根轴的参数发生了变化，这条线就报废了，生产人员也就没事做了。在六十至八十年代，国营工厂一个产品生产几十年不变样。到了八十年代后，当时搞商品经济，这些厂不能迅速适应市场，经营就困难了，到了九十年代就大量破产，大量职工下岗。 现代的生产也有大批量生产，但主要是单件小批量，不管是那种，只要你的设备是数控的，适应起来就快。专业机床的路子已经到头了，西方人很聪明，走的路就和苏联人不一样，当年的“东芝”事件，就是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床，让苏联在潜艇的推进螺旋桨上的制造，上了一个档次，让美国的声纳听不到潜艇声音了，所以美国要惩处东芝公司。由此也可见，苏联的机床制造业也落后了，他们落后，我们就更不用说了。虽然，美国搞出了世界第一台数控机床，但数控机床的发展，还是要数德国。德国本来在机械方面就是世界第一，数控机床无非就是搞机电一体化，机械方面德国已没问题，剩下的就是电子系统方面，德国的电子系统工业本来就强大，所以在上世纪六、七十年代，德国就拿到了机床界的牛耳。 但日本人的强项就是仿造，从上世纪七十年代起，日本大量从德国引进技术，消化后大量仿造，经过努力，日本在九十年代起，就超越了德国，成为世界第一大数控机床生产国，直到现在还是。他们在机床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在机床复合（一机多种功能）化方面，是世界第一。数控机床的核心就在数控系统方面，日本目前在系统方面也排世界第一，主要是它的发那科公司。第一代的系统用步进电机，我们现在也能造，第二代用交流伺服电机。现在的数控系统的核心就是交流伺服电机和系统内的逻辑控制软件，交流伺服电机我们国家目前还没有谁能制造，这是一个光学、机械、电子的综合体。逻辑控制软件就是控制机床的各轴运动，而这些轴是用伺服电机驱动的，一般的系统能同时控制三轴，高级系统能控制五轴，能控五轴的，五轴以上也没问题。我们国家也有五轴系统，但“做秀”的成份多，还没实用化。我们的工厂用的五轴和五轴以上机床，百分之百进口。 机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。我们目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂，数控系统百分之百外购，各厂家一般都买日本“发那科”、“三菱”的系统，占百分之八十以上，也有德国的“西门子”系统，但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。就国产高级数控机床而言，其利润的主体是被外国人拿走了，我们只是挣了一个辛苦钱。 美国为什么没有能成为数控机床制造大国呢？这个和他们当时制定产业政策的人有关，再加上当时美国的劳动力贵，买比制造划算。机床属于投资大，见效慢，回报率底的产业，而且需要技术积累。不太附和美国情况。但后来老美发现，机床属于战略物资，没有它，你的飞机、大炮、坦克、军舰的制造都有问题，所以他们重新制定政策，扶植了一些机床厂，规定了一些单位只能买国产设备，就是贵也得买，这就为美国保留了一些数控机床行业。美国机床在世界上没有什么竞争力。 欧洲的机床，除德国外，瑞士的也很好，要说超高精密机床，瑞士的相当好，但价格也是天价。一般用户用不起。意大利、英国、法国的属二流，我们很少买他们的机床。西班牙为了让我们买他们的机床，贷款给我们。据说这样，买的人也很少，借钱总是要还的。 数控机床在亚洲除日本外，韩国、台湾的制造能力也比我们强，不过水平差不多。他们也是在上世纪九十年代引进日本技术发展的。韩国应该好一点，它有自己自己制造的、已经商业化了的数控系统，但进口到中国的机床，应我们的要求，也换成了日本系统。我们对他们的系统信不过。韩国数控机床主要有两家：大宇和现代，大宇目前在我国设有合资企业。台湾机床和我们大体一样，自己造机械部分，系统采购日本的。但他们的机床质量差，寿命短，惹恼了一些大陆顾客，弯弯的机床目前在大陆影响很坏。其实他们比我们国产的要好一点，但我们自己的差，我们还能容忍，弯弯的机床是用美金买来的，也算“进口”了，用的不好，那火就大了。台湾最主要的几家机床厂已打算把工厂迁往大陆，据我所知，大部分都在上海。 这些厂目前在国内的竞争中，也打着“国产”的旗号。呵呵，他们是最先接受统一的。 近来随着中国的经济发展，也引起了世界一些主要机床厂商的注意，二年，日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂，据说制造水平相当高，号称“智能化、网络化”工厂，和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产一千台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。 现在，国家也制定了一些政策，鼓励大家用国产数控机床，各厂家也在努力追赶。但直到目前，我还没听说谁制造出了交流伺服电机和与之相适应的系统。*尚未成功，同志仍需努力！ 有些朋友会问，“国产机床如此差，那么，我们的国防工业肯定就不好了。”这只对了一部分，我们的国防部门比较清醒，每年都大量进口高精度数控机床，有些是限制向社会主义国家出口的机床，据说叫什么“不扩散协议”，对这个协议，日本、