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振奋!中国机床进入亚微米时代了


  来源: 知识自动化 时间:2023-04-21 编辑:仪器仪表WXF
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中国最大的CIMT机床展热闹了一周,大家憋足了三年的劲头得以释放。现场走了两天,对中国机床当前的进展,做了一个走马观花的评价。对于未能亲自走访的展品,抱歉未能论述其中。


亚微米时代


中国机床的高精度主张正在主战场上亮出牌。很多企业亮出了精度为微米(1μ)的机床,甚至提出了亚微米加工。


北京精雕机床在高端模具加工已经有了很大进展。它所提倡的“0.1微米的进给,1微米的精度”代表了中国机床行业的一个高度。输入命令很简单,但是当伺服电机启动了1微米驱动力的时候,不代表刀具真的能够切下1微米。这需要非常精细的驱动力,这就是0.1微米的进给所给人的震撼。


来自上海阿帕斯的机床其实也是机床新兵,但却胃口不小。脱胎于全球三大直线电机的上海阿帕斯,几年前进入五轴加工中心,一开始就直接挑战微米加工。直线电机甩开了传统的导轨和丝杠,使得机械传动转向电气驱动,这让机床更容易保持很好的稳定性。阿帕斯相信,中国五轴机床的最大机会就在于直驱电机。它无需丝杠导轨,无需传动磨损,就可以形成非常稳定的加工精度。五轴直驱在发展了30年之后,终于快要成为数控机床的主流技术。而为了稳固这种地位,阿帕斯非常重视员工的知识传承。它跟外部的大学合作,设立了阿帕斯学院,每个员工要修一定学分才能顺利过关。


位于昆山的华辰精密,打出了“中国亚μ磨削技术的开创者”的旗号。它的磨削产品在航空航天、工程机械等领域,已经得到了广泛应用。而对于制造,也采用了柔性自动化解决方案,并且采用了15吨托盘的大吨位交付系统。


浙江海德曼,也在宣称是微米级,它也积极向自制零部件进军。包括直驱电主轴、伺服液压刀塔等。与此同时,也将国际标准从严处理。精度标准是在ISO的基础之上,继续压缩50-80%作为企业标准。对于一个优秀企业而言,国际标准只是一个及格线,还远远不够用。


江苏博谷智能的创始人居然是90后,也生猛挺进车床领域。博谷的超精密卧式硬车床,也是1个微米的精度。这都是国外禁运产品。而年轻人则无所畏惧,挺胸进入“以车代铣”、超精密可以达到0.2μ的亚微米,真是后生可畏。


到处都是微米级加工的挑战。这是一个精度时代的好开头。


柔性岛,最小单元、最柔产线


马扎克的现场,提供了观摩全球机床巨头设计理念的最好机会,它的柔性制造岛是一个关键亮点。这种制造是介于标准机床和大规模流水线之间的一种形式,集成了料仓、刀库、装卸台等。国际上这方面做的比较好的是芬兰的法斯顿Fastems,现场没有看到。而在国内这方面对标最好的是宁波伟立机器人公司,这家企业同样采用了柔性制造的理念。


简单说,柔性制造岛其实不是一种装备,而是一种理念。在这里,每个零部件都进行了最大的优化,例如托盘的标准化是一个亮点。这个不起眼的托盘,实际上对于柔性岛起到巨大的支撑作用。只有将机器人、桁架、托盘标准化和软件都集成在一起,才构成了一个产线自动化的硬实力。这些精妙的机床,如果自动化产线做不好,会被 “慢性子机器队友”拖死累死。一台机床的等待时间,往往是首件准备时间长。而首件准备时间50%由刀具造成,30%由夹具造成。因此,减少首件切换时间,减少工序等待意义重大。既要做好单机效率,也要做好 “无时间差的机器联动”,才能迎来柔性自动化的春天。


而新的需求,正在涌来。当特斯拉的一体化压铸,正在普及的时候,也会带来一站式工位岛的新机会。要实现零库存,柔性岛是很重要的一种方式。在欧洲,意大利企业如何抵消昂贵的劳动力,那就是要通过这种柔性产线,即使在下班之后,机器依然在自行工作:柔性岛的料件自动供给是关键的一点。


数字化工艺,洞察机床黑洞


正向设计的理念正在普及。质量是造出来的,这种落后的理念依然在机床界有市场。应该说,质量是设计出来的。这本来是汽车行业的共识。这并非高端理念,也绝非汽车行业专属。但是到了机床行业,似乎反而成为一种降维打击。任何一种产业,最怕的就是低端的工业化思维。


机床设计也有国家的风格。德国的风格是正向设计,这需要坚实的基础知识和理论体系做支撑。而日本的风格是持续改善和快速反复迭代,这需要严谨认真的工作习惯和精益求精的职业精神。二者现在基本也是殊途同归。


与此同时是,所有环节都要建立测量手段。一切以数据为导向而形成闭环。日本一向以工艺传承为传统。这是一个很好的做法,但中国在延续继承的同时,也要加大数据驱动的力量,从而可以缩短部分差距。


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