我國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)已跨上新臺階
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我國數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)在政府主管部門的部署和支持下,全行業(yè)奮力拼搏,通過“六五”技術(shù)引進(jìn)、“七五”消化吸收、“八五”攻關(guān)和“九五”產(chǎn)業(yè)化,取得了可喜的進(jìn)展。而國際上在90年代中期以來所出現(xiàn)的以PC機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展新趨勢,更促使我國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)走上一條快速有效的發(fā)展軌道。我國數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn),在與數(shù)控主機(jī)匹配方面可以說已從根本上改變了“拖后腿”的局面,性能和可靠性顯著提高,功能價(jià)格比有優(yōu)勢,我國的具有自主版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)開始形成,在市場上具有一定競爭力,逐步提高了市場占有率。
下面根據(jù)市場銷售實(shí)績和在適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)需求所作出的貢獻(xiàn)及技術(shù)上的跨越,作出以下五個(gè)方面的歸納:一、已擁有具有自主知識產(chǎn)權(quán)的從低到高檔次的產(chǎn)品,實(shí)際上已突破國外對我國的限制國產(chǎn)的低檔產(chǎn)品〔經(jīng)濟(jì)型,以分辨率為0.01m m(最近,有些廠家已提升至0.001m m)、2軸或3軸控制和2軸聯(lián)動、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動為特征〕,早已占領(lǐng)了國內(nèi)市常用它改造的舊機(jī)床和裝備的新機(jī)床,已數(shù)以萬計(jì)。我們是發(fā)展中國家,財(cái)力薄弱,這類產(chǎn)品應(yīng)用面廣,在今后相當(dāng)長時(shí)期內(nèi),仍將有相當(dāng)大的市常國產(chǎn)中檔產(chǎn)品(普及型,以分辨率為0.001m m、3軸及以下聯(lián)動控制,交、直流伺服電機(jī)驅(qū)動為特征)已于80年代末期批量進(jìn)入市場,至今已有銷售約5000臺以上的記錄。
高檔產(chǎn)品(高級型,以分辨率為0.001m m或0.0001m m、4軸及以上聯(lián)動控制,交、直流伺服電機(jī)驅(qū)動為特征)是國外對我限制的產(chǎn)品。
在冷戰(zhàn)期間,3軸聯(lián)動就屬于禁運(yùn)物資。當(dāng)我掌握了3軸聯(lián)動以后,外國把禁運(yùn)指標(biāo)提升到4軸和5軸聯(lián)動。但直到現(xiàn)在,一些國家仍規(guī)定5軸聯(lián)動和可進(jìn)入FM S的系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床,不許對我出口。但是,通過國家組織的“八五”攻關(guān),這些屬于禁運(yùn)和限制的指標(biāo)均被我們突破了。
在1999年10月舉行的第六屆中國國際機(jī)床展覽會上,觀眾可以看到國產(chǎn)可控軸數(shù)為40、24或16、聯(lián)動軸數(shù)達(dá)9軸的數(shù)控系統(tǒng),還可看到用國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行5軸聯(lián)動控制的國產(chǎn)數(shù)控主機(jī),如華中數(shù)控公司(以下簡稱“華中”)展出的5軸聯(lián)動加工中心演示復(fù)雜葉輪的加工。又如北京機(jī)電院和北京航空航天大學(xué)聯(lián)合開發(fā)、運(yùn)用“八五”攻關(guān)成果和國家863計(jì)劃兩個(gè)課題成果的JT2010型數(shù)控系統(tǒng),可以達(dá)到用一個(gè)系統(tǒng),控制軸總數(shù)多達(dá)40以上的由多臺機(jī)床組成的機(jī)群。展出時(shí),將該系統(tǒng)控制的四臺(其中二臺為模擬臺)機(jī)床與外國系統(tǒng)控制的一臺加工中心和一臺激光切割機(jī),總共六臺機(jī)床聯(lián)成局域網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、集中化、柔性化。還有使用光纖通信和多媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)控制器(服務(wù)器)上實(shí)現(xiàn)信息集成和管理,構(gòu)成先進(jìn)制造系統(tǒng)(AM S)。以上實(shí)例說明:這些數(shù)控系統(tǒng)已屬于當(dāng)代最高性能水平。
在實(shí)際應(yīng)用中,昆明機(jī)床公司已銷售配國產(chǎn)航天數(shù)控集團(tuán)(以下簡稱“航天”)4軸聯(lián)動或5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)的TH5456型立式加工中心14臺,TPK4680數(shù)控坐標(biāo)鏜床34臺;用國產(chǎn)高檔數(shù)控國家工程研究中心的“藍(lán)天”7軸控制5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)改造的日本五坐標(biāo)舊加工中心,已在沈陽黎明飛機(jī)發(fā)動機(jī)公司運(yùn)行了兩年多;國產(chǎn)三主軸4軸聯(lián)動“藍(lán)天”數(shù)控系統(tǒng)改造的日本牧野舊銑床,在天津機(jī)車車輛機(jī)械廠,一天開兩班運(yùn)行了長達(dá)七年。用“華中”的五聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)配備的數(shù)控銑床,在濟(jì)南鑄鍛所用于加工葉輪多年。
數(shù)字化仿形數(shù)控系統(tǒng)也屬于高檔系統(tǒng)。不僅可以在C IM T’99上看到國產(chǎn)的展品,還可以在常州柴油機(jī)廠、航天部門單位看到分別配國產(chǎn)“華中”和大連理工大學(xué)數(shù)字化仿形3軸聯(lián)動和4軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床,并已可靠運(yùn)行了多年。
國產(chǎn)高級型系統(tǒng),還有少量國際上尚無先例的優(yōu)異性能。如“華中”的曲面直接插補(bǔ)(SD I)功能。它用軟件算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軌跡的直接插補(bǔ),以實(shí)現(xiàn)高精、高速加工,為加工誤差補(bǔ)償和智能控制打下基矗此外,所有國產(chǎn)電火花線切割機(jī)床和一些數(shù)控電火花機(jī)床(兩者年產(chǎn)約1萬臺以上)的數(shù)控系統(tǒng),幾乎100%是國產(chǎn)的。
二、技術(shù)上已克服長期困擾我們的可靠性的問題可靠性曾經(jīng)是國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)致命的弱點(diǎn)。我們認(rèn)真地從中吸取了教訓(xùn),對如何保證可靠性加深了規(guī)律性的認(rèn)識并采取了相應(yīng)的措施。如強(qiáng)化了元器件的篩選和高溫老化,出廠前整機(jī)的高溫老化。有些企業(yè)還用巨款采購了電磁兼容測試儀器,如快速瞬變脈沖串、靜電、浪涌沖擊等測抗干擾的儀器,或送到國家曾投資已配齊檢測儀器的國家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行檢測。個(gè)別企業(yè)如航天數(shù)控集團(tuán)還通過了ISO9000的認(rèn)證,還有些企業(yè)正在加緊進(jìn)行通過認(rèn)證的準(zhǔn)備工作等。
事實(shí)具有最好的說服力。以當(dāng)前市場上普及型以上系統(tǒng)多年來年銷售量最大的兩家為例:北京“航天”和上海“開通”各累計(jì)銷售了約2000臺,也即總共銷售了4000余臺(均含少量經(jīng)濟(jì)型)。這4000臺都在可靠地運(yùn)行!昂教臁绷谐隽30家使用他們系統(tǒng)數(shù)量在七八臺以上的工廠清單,在這些工廠中他們的系統(tǒng)均可靠地在運(yùn)行!昂教臁睂⑦@30家稱之為“示范點(diǎn)”。其中的中美合資河北廊坊美聯(lián)制動設(shè)備公司使用達(dá)30余套“航天”系統(tǒng),一直可靠運(yùn)行七年以上!昂教臁弊罱鲃幼隽艘淮稳珖秶挠脩艋卦L,尚未發(fā)現(xiàn)一臺因系統(tǒng)問題而停機(jī)的,也了解到一些系統(tǒng)和機(jī)床七八年從未進(jìn)行過一次維修。再加上其他廠家生產(chǎn)的普及型以上的數(shù)控系統(tǒng),如北京機(jī)床研究所數(shù)控工程中心(中國珠峰數(shù)控公司,以下簡稱北京機(jī)床所)的中華Ⅰ型(CM E988系列)、CM E1000系列;“華中數(shù)控”的華中Ⅰ型;高檔數(shù)控國家工程研究中心的藍(lán)天Ⅰ型及其他一些廠家的產(chǎn)品,可靠運(yùn)行的記錄約達(dá)5000臺以上。另外上萬臺的經(jīng)濟(jì)型系統(tǒng)的絕大部分也一直在可靠地運(yùn)行,這已是人所共知的事實(shí)。
此外,還有約200臺,用普及型以上系統(tǒng)改造由德、日、美進(jìn)口的舊數(shù)控機(jī)床和進(jìn)口時(shí)就“停機(jī)”的俄羅斯數(shù)控機(jī)床,目前也正在可靠地運(yùn)行。僅用數(shù)控化改造的重型普通機(jī)床(經(jīng)濟(jì)效益最為顯著)就有北京機(jī)床所改造的8m立車、C5225雙柱立車、2.5m×14m重型臥車;“華中數(shù)控”改造的6.3m立車等。這些都有詳細(xì)清單可供查詢。
國家質(zhì)量控制部門曾在小范圍做過這樣的跟蹤測試,發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)“航天”系統(tǒng)在維修次數(shù)上稍多于銷售量最多的某國外知名系統(tǒng)(9∶8),但由于國產(chǎn)系統(tǒng)服務(wù)及時(shí),最后在總的機(jī)床利用率上,國產(chǎn)系統(tǒng)還大于國外系統(tǒng)。
以往國產(chǎn)系統(tǒng)的故障率實(shí)際上約80%是出在含有強(qiáng)電的伺服驅(qū)動上。
近年來在這方面下了大功夫,情況已大為改觀。如上海開通公司引進(jìn)美國G E公司的交流伺服驅(qū)動和主軸驅(qū)動技術(shù),經(jīng)消化、吸收和二次開發(fā)以后,業(yè)已銷售約5000根伺服軸和200根主軸驅(qū)動,一直可靠運(yùn)行。又如北京寶倫公司1994年至今售出的600套伺服驅(qū)動,至今無一臺由于故障而維修,質(zhì)量得到北京第一機(jī)床廠認(rèn)可。寶倫直流、交流伺服系統(tǒng)與北一和蕪湖重型機(jī)床廠的主機(jī)配套已出口到德國、加拿大、澳大利亞和俄羅斯等國家。除與機(jī)床配套外,寶倫伺服還有42套應(yīng)用于上海桑塔納汽車子午線輪胎生產(chǎn)線,每天運(yùn)轉(zhuǎn)24小時(shí),與一期工程的國外伺服在同一車間內(nèi)“競技”。
至于近100%的配國產(chǎn)系統(tǒng)的電火花線切割機(jī)床和數(shù)控電火花成型機(jī)床,絕大多數(shù)一直可靠地運(yùn)行,也是人所共知的事實(shí)。
我國市場經(jīng)濟(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠成熟。同任何其他領(lǐng)域一樣,在數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi),也有劣質(zhì)產(chǎn)品和只追求短期效益的企業(yè),他們的產(chǎn)品可靠性差。
國家工業(yè)管理部門正考慮對數(shù)控類產(chǎn)品進(jìn)行“目錄”管理,將規(guī)定產(chǎn)品及其質(zhì)量保證體系經(jīng)過嚴(yán)格測試和考核合格后才能進(jìn)入“目錄”。用戶按“目錄”選購產(chǎn)品,就可放心使用。當(dāng)前,在“產(chǎn)品目錄管理”尚未付諸實(shí)施之前,我們希望用戶要有選擇地采購國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng),但不要因受某些劣質(zhì)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品影響,而懷疑整個(gè)民族數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。
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