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統(tǒng)觀世界局勢(shì) 透視中國(guó)數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀與未來(lái)
1948年美國(guó)空軍部門(mén)為制造飛機(jī)雜零件,提供設(shè)備研經(jīng)費(fèi),由G&L公司與MIT合作研究四年,於1952年試制出世界臺(tái)數(shù)控銑床,立即生產(chǎn)100臺(tái)交付軍工使用。在成果上顯示了它是社會(huì)需求、科技水平、人員素質(zhì)三者的結(jié)晶;在技術(shù)上則顯示出機(jī)電一體化機(jī)床在控制方面的巨大創(chuàng)新。
數(shù)控機(jī)床的技術(shù)特點(diǎn)
數(shù)控機(jī)床具有以下三大突出的特點(diǎn):
利用二進(jìn)制數(shù)學(xué)方式輸入,加工過(guò)程可任意編程,主軸及進(jìn)給速度可按加工工藝需要變化,且能實(shí)現(xiàn)多座標(biāo)聯(lián)動(dòng),易加工雜曲面。對(duì)於加工對(duì)象具有“易變、多變、善變”的特點(diǎn),換批調(diào)整方便,可實(shí)現(xiàn)雜件多品種中小批柔性生產(chǎn),適應(yīng)社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化的需求。但價(jià)格較昂貴,需要正確分析其使用的經(jīng)濟(jì)合理性;
利用硬件和軟件相組合,能實(shí)現(xiàn)信息反饋、補(bǔ)償、自動(dòng)加減速等功能,可進(jìn)一步提高機(jī)床的加工精度、效率、自動(dòng)化程度;
是以電子控制為主的機(jī)電一體化機(jī)床,充分發(fā)揮了微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)特有的優(yōu)點(diǎn),易於實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化,可較易地組成各種先進(jìn)制造系統(tǒng),如FMS、FTL、FA,甚至將來(lái)的CIMS,能大限度地提高工業(yè)的生產(chǎn)率、勞動(dòng)生產(chǎn)率。
數(shù)控機(jī)床發(fā)展的條件
任何事物都有其特點(diǎn)與發(fā)展條件,人們掌握后才能加速其發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展條件主要包括:
它是機(jī)、電、液、氣、光多學(xué)科各種高科技的綜合性組合,特別是以電子、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)為基石,必須具有鞏固的技術(shù)基礎(chǔ),互相配套,缺一不可。如不齊備,則數(shù)控機(jī)床難以順利發(fā)展;
數(shù)控機(jī)床是由主機(jī)、各種元部件(功能部件)和數(shù)控系統(tǒng)三大部分組成,還需先進(jìn)的自動(dòng)化刀具配合,才能實(shí)現(xiàn)加工,各個(gè)環(huán)節(jié)在技術(shù)上、質(zhì)量上必須切實(shí)過(guò)關(guān),確保工作可靠、穩(wěn)定,才能保數(shù)控機(jī)床工作的精度、效率和自動(dòng)化,否則,難以在生產(chǎn)實(shí)際中使用;
它是社會(huì)需求、科技水平和人員素質(zhì)三者的結(jié)合,缺一不成。如果人員素質(zhì)差、科技水平達(dá)不到,則難以滿足社會(huì)需求。人是一切活動(dòng)的主體,需要各種精通業(yè)務(wù)的專家、人才和熟練技術(shù)工人,互相配合,共同完成。否則,數(shù)控機(jī)床難以順利發(fā)展。
數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)至今的50年,隨科技、特別是微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展。美、德、日三國(guó)是當(dāng)今世上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計(jì)、制造和使用上,技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)多的國(guó)家。因其社會(huì)條件不同,各有特點(diǎn)。
美國(guó)的特點(diǎn)是,政府重視機(jī)床工業(yè),美國(guó)國(guó)防部等部門(mén)不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù)和提供充足的經(jīng)費(fèi),且網(wǎng)羅世界人才,特別講究“效率”和“創(chuàng)新”,注重基礎(chǔ)科研。因而在機(jī)床技術(shù)上不斷創(chuàng)新,如1952年研制出世界臺(tái)數(shù)控機(jī)床、1958年創(chuàng)制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創(chuàng)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)等。由於美國(guó)首先結(jié)合汽車(chē)、軸承生產(chǎn)需求,充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化所需的自動(dòng)線,而且電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界上,因此其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計(jì)、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí),且一貫重視科研和創(chuàng)新,故其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直。當(dāng)今美國(guó)不僅生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機(jī)床,也為中小企業(yè)生產(chǎn)廉價(jià)實(shí)用的數(shù)控機(jī)床(如Haas、Fadal公司等)。其存在的教訓(xùn)是,偏重於基礎(chǔ)科研,忽視應(yīng)用技術(shù),且在上世紀(jì)80代政府一度放松了引導(dǎo),致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量增加緩慢,於1982年被后進(jìn)的日本超過(guò),并大量進(jìn)口。從90年代起,糾正過(guò)去偏向,數(shù)控機(jī)床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱茫a(chǎn)量又逐漸上升。
德國(guó)政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位,在多方面大力扶植。特別講究“實(shí)際”與“實(shí)效”,堅(jiān)持“以人為本”,師徒相傳,不斷提高人員素質(zhì)。在發(fā)展大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上,於1956年研制出臺(tái)數(shù)控機(jī)床后,一直堅(jiān)持實(shí)事求是,講求科學(xué)精神,不斷穩(wěn)步前進(jìn)。德國(guó)特別注重科學(xué)試驗(yàn),理論與實(shí)際相結(jié)合,基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門(mén)緊密合作,對(duì)用戶產(chǎn)品、加工工藝、機(jī)床布局結(jié)構(gòu)、數(shù)控機(jī)床的共性和特性問(wèn)題進(jìn)行深入的研究,在質(zhì)量上精益求精。德國(guó)的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí),出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國(guó)特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之先進(jìn)實(shí)用,其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測(cè)量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件,在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門(mén)子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng)和Heidenhain公司之精密光柵,均為世界聞名,競(jìng)相采用。
日本政府對(duì)機(jī)床工業(yè)之發(fā)展異常重視,通過(guò)規(guī)劃、法規(guī)(如“機(jī)振法”、“機(jī)電法”、“機(jī)信法”等)引導(dǎo)發(fā)展。在重視人才及機(jī)床元部件配套上學(xué)習(xí)德國(guó),在質(zhì)量管理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國(guó),甚至青出於藍(lán)而勝於藍(lán)。日本也和美、德兩國(guó)相似,充分發(fā)展大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化,繼而全力發(fā)展中小批柔性生產(chǎn)自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)床。自1958年研制出臺(tái)數(shù)控機(jī)床后,1978年產(chǎn)量(7,342臺(tái))超過(guò)美國(guó)(5,688臺(tái)),至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位(2001年產(chǎn)量46,604臺(tái),出口27,409臺(tái),占59%)。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng),先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床,大量出口,占去世界廣大市場(chǎng)。在上世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)一步加強(qiáng)科研,向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā)展。在策略上,首先通過(guò)學(xué)習(xí)美國(guó)全面質(zhì)量管理(TQC),變?yōu)槁毠ぷ杂X(jué)群體活動(dòng),保產(chǎn)品質(zhì)量。進(jìn)而加速發(fā)展電子、計(jì)算機(jī)技術(shù),進(jìn)入世界前列,為發(fā)展機(jī)電一體化的數(shù)控機(jī)床開(kāi)道。日本在發(fā)展數(shù)控機(jī)床的過(guò)程中,狠抓關(guān)鍵,突出發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)。日本FANUC公司戰(zhàn)略正確,仿創(chuàng)結(jié)合,針對(duì)性地發(fā)展市場(chǎng)所需各種低中數(shù)控系統(tǒng),在技術(shù)上,在產(chǎn)量上居世界。該公司現(xiàn)有職工3,674人,科研人員超過(guò)600人,月產(chǎn)能力7,000套,銷(xiāo)售額在世界市場(chǎng)上占50%,在國(guó)內(nèi)約占70%,對(duì)加速日本和世界數(shù)控機(jī)床的發(fā)展起了重大促進(jìn)作用。
中國(guó)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀及發(fā)展中的主要問(wèn)題
數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀
目前,中國(guó)機(jī)床工業(yè)廠多人眾。2000年,金切機(jī)床制造廠約358家(20.6萬(wàn)人),成形機(jī)床制造廠191家(約6.5萬(wàn)人),共計(jì)549家(27.1萬(wàn)人)。其中生產(chǎn)數(shù)控金切機(jī)床的約150家,生產(chǎn)數(shù)控成形機(jī)床的約30家,共計(jì)約180家,占廠家總數(shù)的1/3。2001年金切機(jī)床產(chǎn)量19.2萬(wàn)臺(tái),內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床17,521臺(tái),約占9%。
總的來(lái)說(shuō):數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量不斷增長(zhǎng),2001年為1991年的3.6倍;進(jìn)口量增長(zhǎng)較快,達(dá)29倍,出口量有所增加,但數(shù)目較小,為4.8倍;數(shù)控機(jī)床消費(fèi)量增加較快,達(dá)7.9倍。產(chǎn)量滿足不了社會(huì)發(fā)展的需求。
從金額上看,2001年數(shù)控機(jī)床進(jìn)口17,679臺(tái),計(jì)14.1億美元,出口2,509臺(tái),計(jì)0.44億美元,進(jìn)口額為出口額之32倍。進(jìn)口大、出口小。
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