数控机床在汽车制造中的应用

作者：神龙汽车有限公司制造部部长 余先祥

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 现今的汽车生产，新产品的开发周期不断缩短，成本也不断降低，有资料显示，十年前需要四年开发周期的汽车产品；今天只需要两年就可以完成。除了汽车制造商采用了先进的新产品开发方法，虚拟制造，同步工程等先进开发技术外，很重要的一点是得益于为汽车制造提供制造装备的设备供应商的努力，尤其是这些设备供应商提供了各种数控机床，这些数控机床允许汽车制造商以最快的速度提供满足市场需求的产品。 数控机床分类与特色 数控机床有很多种；从大类上分，有专用数控机床，有通用数控机床；从加工品种上分，有加工壳体类的数控铣床、加工中心，有加工轴类的数控车床、车削中心，凸轮数控磨床等；从加工的控制要求上分，有单轴数控的数控砂带抛光机，有五联动的数控切齿机、数控滚刀磨；从控制的复杂性上分，有简易数控，有多通道数控；从驱动方式上分，有步进电动机，有直流伺服电动机，有交流同步伺服电动机，有交流异步伺服电动机，有直线电动机；从主轴驱动方式上分，有直流主轴电动机，有交流主轴电动机，有交流电主轴；从位置反馈方式上分，有全闭环反馈，有半闭环反馈，有开环控制等等。 数控机床的良好柔性．高调整、加工精度高，早就被汽车制造者关注，60年代就开始进军汽车零部件生产领域。由于其成本高，系统功能及效率不理想，而一直没有得到广泛应用。进入二十世纪九十年代，伴随着市场竞争的加剧；多品种生产最大限度满足市场的多样化需要，直到满足每一位用户的需要，成为汽车制造者追求的目标，以数控机床为主体的柔性制造单元，被大量使用。当今数控机床的重点发展方向有两个： 高速数控机床，以高速度来达到高效率。目前的国际水平是主轴转速≤25000rpm，加、减速度≤2.5g，快速移动≤160m/min，要达到这个新的水平，数控机床的驱动、机械传动、机械结构、刀具都要有很大的改进。机床的主轴必须使用电主轴，主轴承一般采用陶瓷轴承，难点是冷却、润滑，使用寿命一般20,000h。驱动一般采用直线电机加线性导轨（也有用静压导轨的），90m/min，1g的机床也有用大螺距双滚珠丝杆预张紧方案的双伺服电机驱动的。机械结构一般采用框架箱式结构。刀具采用高硬度高耐热刀具，刀柄采用HSK对柄。 以数控机床专机化或者是专用机床数控化来解决柔性和高效率的矛盾。目前，欧美汽车生产大多采用由高速加工中心组成的敏捷生产系统，这种系统可以 100%的柔性混流多品种生产，由多个称作岛式的柔性加工单元组成，每个岛由多台同类机床及将机床连接起来的机械手组成，采用带电子贮存器的随托盘与机床进行信息交换。值得注意的是这些设备供应商不仅掌握了设备制造的专有技术，而且都非常重视汽车制造工艺流程的开发，他们能够向用户提供交钥匙工程，拥有自己的系统开发能力。机床的可靠性指标极为先进，单机开动率达98％以上。采用这种生产系统，汽车制造厂家的新产品的工业化投放周期大大缩短。 经过二十多年的改革开放，在国内汽车零部件制造领域，数控机床的使用越来越广泛。但大多是从欧，美，日进口机床，欧美日机床的特点是：可靠性好，故障率低；人机界面的设计重视人性化；带有主动测量及补偿系统；可以提供带自动上下料装置加工单元；机床设计模块化。而国产数控机床厂家虽然不少，但从品种看，仍然是低层次的通用数控车床较多，对于适合大批量汽车发动机，变速箱，底盘主要零部件的多轴数控加工中心，品种少，并且大多没有经受大批量生产考验。 应用情况与不足 近二十年，我国的机床设计造型取得了较大的发展，如果静态的看机床外形，与国外同类产品看不出多大差异，但是，要适应大批量的汽车零部件生产，需要机床有高的可靠性。影响机床可靠性主要有两个方面，一个是机床的设计质量；另一个是机床部件及总成的加工及装配的过程质量；从某种意义上讲，过程质量对机床的可靠性影响更大。而国内机床制造商都比较重视产品设计质量，一般采取合资或者采取模仿国外产品。但对于机床可靠性影响更大的制造过程质量则忽视掉了。结果是我们有些厂家的样机完成了多年，销售出的机床小问题不断，故障率高，或精度达不到合同要求，服务又差，用户满意度非常低。所以，开发的产品形成经济效益，达到规模销量的不多。我想强调的是；重视过程质量的控制，规范制造工艺，质量监控，对产品质量持续改进，是获得高可靠性机床的前提。另外，还要建立与国际先进机床厂家同步的机床设计制造标准，80年代初，我国引进了许勒惠勒公司的专机制造部分标准，通过消化吸收，产生了如东风设备制造厂，大连机床厂等国内比较优秀的组合专机及自动线生产企业。但是，在引进技术的同时，我们没有即时推动技术创新，没有通过引进建立完整的技术标准，并保持同步发展。结果西方国家在九十年代初进行设备换代向数控柔性化设备发展时，我们还在为提高专机制造水平而花费人力和物力。目前国产数控机床厂商大多采取的战略是与国外合资或合作引进某一种或某几种机型，不能形成系列产品，使汽车零部件生产厂家缺乏选择性；今天的汽车制造者为了降低成本，缩短开发期限，对工业化实施交钥匙工程，而国产供应商缺乏汽车零部件制造工艺开发能力，他们大多缺乏提供重要汽车发动机零部件敏捷制造系统如缸体，缸盖；曲轴，连杠；凸轮轴的零件整线的经验，缺乏辅机开发配套能力及系统联线设计能力。 看法与建议 为了使国产数控机床尽快大规模进入汽车制造业，我认为国产数控机床制造商应着力提高自身能力，主要有以下几方面： 要建立自身的汽车零部件的制造工艺能力，针对汽车零部件制造的要求开发产品。逐步形成系列化、模块化的数控机床产品，满足汽车零部件制造生产的需要。 要重视朕线设备的开发（输送装置，托盘等），数控机床制造商作为汽车零部件加工线的主机供应商，不仅要重视主机的设计制造，还要高度重视构成现代敏捷柔性单元的各要素的开发，如机械手，输送装置等。因为这些装置的可靠性影响了生产线的开动率。而开动率对于大规模生产的汽车工业是非常重要的。 拥有整线辅机的配套能力。由于交钥匙工程的要求，作为，曾承包商还要注意建立自己整线承包工程的长期合作伙伴如专用清洗机等，因为，配套设备制造商的能力也影响整线承接能力。 提高整线自动化设计能力，现代汽车零部件制造已进入敏捷生产时代，自动化信息系统设计的合理与否，决定了生产系统的正常运行。它是高科技技术在汽车零部件制造方面的应用。是现代数控机床系统供应商的核心竞争力所在。 建立有效的用户问题反馈机制；树立用户至上的观念，建立快速服务系统；汽车生产是大批大量生产，对生产设备的维护及维修要及时。及时有效的服务增强了企业竞争力；同时有利机床产品质量的改进提高。 重视机床可靠性设计，机床的可靠性主要由可靠的机床制造体系保证的，必须重视制造过程的质量控制；保证制造过程的一致性对于机床制造业是很重要的。 利用开放及与国际交往的有利机遇；吸收消化，建立与国际同步的机床标准。 重视与数控系统厂家的交流合作，适时地开发具有自己知识产权的数控系统，该数控系统应该是开放式的，能最大限度满足汽车零部件制造需要。 建立可靠的机床制造系统，信守合同，重视交货期。 结语 在最近闭幕的中国第八届国际机床展览会上，有一批国产设备厂家已经展出了自己的新产品，如东风设备厂生产的PM400II高速加工中心，大连亿达日平，沈阳数控等厂家展出的加工中心比较适合发动机变速箱壳体类零件的加工，南京二机床，重庆机床厂生产的数控该艺机，数控插齿机，数控剃齿机适合变速箱齿轮齿形加工，还有很多其他的数控机床厂家也都展出了很多种数控机床产品。相信国产数控机床制造商只要真正树立以用户为中心的市场观念，坚持持续改进的思想，完全有能力制造出满足汽车制造生产要求的高质量标准的数控机床及柔性制造系统，国内汽车制造商完全用我们自己的数控机床制连国产汽车已指日可持。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/10/2004)