|
| |
|
德國(guó)美國(guó)日本機(jī)床的特點(diǎn)，歐美日本機(jī)床發(fā)展歷程
|
| |
美國(guó)、德國(guó)、日本三國(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)最先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)最豐富的國(guó)家。因其社會(huì)歷史條件和政府發(fā)展策略不同，各有特點(diǎn)。
美國(guó)的數(shù)控機(jī)床發(fā)展
美國(guó)歷屆政府都十分重視機(jī)床工業(yè)，美國(guó)國(guó)防部等部門(mén)因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù),并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，同時(shí)網(wǎng)羅世界人才，在發(fā)展中尤其講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎(chǔ)科研。機(jī)床技術(shù)不斷創(chuàng)新，如1952年研制出世界第一臺(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)在世界上領(lǐng)先，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)在世界也一直領(lǐng)先。但是其缺點(diǎn)在于偏重基礎(chǔ)科研而忽視應(yīng)用技術(shù)，加上在上世紀(jì)80年代政府引導(dǎo)的放松，致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量增長(zhǎng)放緩，于1982年被后起之秀日本超過(guò)，并大量進(jìn)口。從90年代起，政府糾正了過(guò)去偏向，數(shù)控機(jī)床從技術(shù)轉(zhuǎn)向?qū)嵱�，產(chǎn)量又逐漸回升。
美國(guó)機(jī)床工業(yè)起步比英國(guó)要晚50年，但在制造技術(shù)方面很快就超過(guò)了英國(guó)，躍居世界首位。1896年福特制造出第一輛汽車(chē)，為配合汽車(chē)大量生產(chǎn)，格里森公司研制了一整套用于齒輪加工、測(cè)量的設(shè)備和刀具，其他公司也研制出許多新型高效的自動(dòng)化機(jī)床。1934年研制出世界上第一條組合機(jī)床自動(dòng)線。1948年建立了世界上第一條年產(chǎn)3000萬(wàn)套軸承的自動(dòng)線，使汽車(chē)產(chǎn)量迅速提高，1950年汽車(chē)產(chǎn)量達(dá)到800萬(wàn)輛（相比2000年中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量為207萬(wàn)輛）。從此，美國(guó)機(jī)床工業(yè)迅猛發(fā)展，在機(jī)床技術(shù)先進(jìn)性、產(chǎn)量、生產(chǎn)規(guī)模上，長(zhǎng)期居世界首位。雖然在20世紀(jì)80年代中期，美國(guó)經(jīng)濟(jì)衰退，機(jī)床工業(yè)一度陷入頹勢(shì)，被日本、德國(guó)先后趕超，但很快由政府采取措施扭轉(zhuǎn)了局面。
目前，美國(guó)機(jī)床制造業(yè)在高效自動(dòng)化機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線、NC機(jī)床、FMS等機(jī)床技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)上仍處于世界領(lǐng)先地位。主要分布于中西部和東北部各州，主要消費(fèi)用戶是汽車(chē)制造業(yè)、航空工業(yè)、建筑業(yè)和醫(yī)療設(shè)備制造業(yè)等。
美國(guó)的機(jī)床技術(shù)之所以能夠在世界上保持長(zhǎng)期領(lǐng)先，政府在引導(dǎo)加強(qiáng)研發(fā)和不斷創(chuàng)新方面起到了至關(guān)重要的作用。主要表現(xiàn)在：
首先，對(duì)方向性重大科研課題定出計(jì)劃、措施并提供充足經(jīng)費(fèi)。例如為NC機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)提供大量經(jīng)費(fèi)。為新一代NC系統(tǒng)的研發(fā)提供1億美元經(jīng)費(fèi)。
其次，組織引導(dǎo)有關(guān)科研單位和企業(yè)間的科研合作。例如：新一代NC系統(tǒng)的研發(fā)，由全美制造科學(xué)中心與美國(guó)空軍協(xié)作開(kāi)發(fā)；CIM的研制，政府組織通用汽車(chē)公司、波音飛機(jī)公司以及有關(guān)機(jī)床工業(yè)公司共同研發(fā)。
再次，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出來(lái)后，組織訂貨推廣使用，同時(shí)加速推進(jìn)科研進(jìn)一步深化。例如：1952年麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)NC銑床后，馬上組織軍工部門(mén)訂貨100臺(tái)用于生產(chǎn)，并不斷改進(jìn)，從而加速NC機(jī)床技術(shù)不斷提高。又如：1994年美國(guó)G＆L公司研制出世界上第一臺(tái)VARLA4并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床后，及時(shí)組織有關(guān)大學(xué)研究分析并在企業(yè)中使用，以便在技術(shù)上進(jìn)一步提高。
由于美國(guó)缺乏熟練工人以及工人工資相對(duì)較高，機(jī)床用戶要求機(jī)床制造廠家的機(jī)床使用性能更具有靈活性并可反復(fù)編程，以減少對(duì)熟練工人的需求。由于汽車(chē)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，汽車(chē)型號(hào)更新周期也越來(lái)越短，汽車(chē)行業(yè)要求機(jī)床的性能靈活、使用范圍廣、調(diào)試周期短，以適應(yīng)汽車(chē)生產(chǎn)批量少、更新?lián)Q代快的要求。美國(guó)航空業(yè)、汽車(chē)業(yè)和模具制造業(yè)對(duì)高速機(jī)床的需求在不斷增加。由于環(huán)保的原因，許多客戶要求機(jī)床減少冷卻液的使用量。以上種種情況表明，科技進(jìn)步是影響美國(guó)機(jī)床工業(yè)發(fā)展的主要因素。
比如目前電子化、高速化、精密化成為了美國(guó)機(jī)床業(yè)發(fā)展的主流：如美國(guó)企業(yè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)企業(yè)對(duì)企業(yè)的服務(wù)，有效整合供給商與客戶的采購(gòu)和存貨系統(tǒng)；大型汽車(chē)公司（通用、福特、戴姆勒／克萊斯勒）和航天航空公司（波音、洛克希德）都通過(guò)這種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在全球范圍內(nèi)與相關(guān)體系同步設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)；機(jī)床業(yè)的制造過(guò)程治理、遠(yuǎn)端監(jiān)控、故障排除和售后服務(wù)日漸普及；銑床主軸采用液壓軸承模具，運(yùn)用非接觸式取代滾珠軸承；線性馬達(dá)擺脫應(yīng)用限制，進(jìn)入商品化。
著眼未來(lái)，美國(guó)機(jī)床制造有以下明顯的發(fā)展趨勢(shì)：
一、追求具有更高加工效率的機(jī)床。因?yàn)樘岣邫C(jī)床的效率就等于縮短零件的加工周期，縮短加工周期有兩條途徑，一條途徑是提高切削速度，即提高主軸轉(zhuǎn)速。目前車(chē)床和車(chē)削中心的主軸轉(zhuǎn)速都在8000r/min以上，加工中心的主軸轉(zhuǎn)速一般都在15000~20000r/min，還有40000r/min和60000r/min的。同樣，送給速度也有大幅度提高，可達(dá)20m/min，甚至60m/min。隨著切削速度的增加，機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛性和動(dòng)態(tài)特性都有明顯提高，高速主軸和刀具系統(tǒng)的動(dòng)平衡設(shè)計(jì)也獲得相應(yīng)提高；另一條途徑是減少非加工時(shí)間。因?yàn)樵诹慵庸み^(guò)程中有大量的無(wú)用時(shí)間消耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，因此，復(fù)合機(jī)床的研發(fā)近期發(fā)展很快，其核心是在一臺(tái)機(jī)床上要完成車(chē)、銑、鉆、鏜、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種操作工序。車(chē)床技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)是多功能機(jī)床，目前的多功能復(fù)合機(jī)床實(shí)際上就是一臺(tái)具有車(chē)削功能的加工中心。在磨削方面，目前的技術(shù)重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)基于PC的磨削控制系統(tǒng)，一臺(tái)磨床能進(jìn)行內(nèi)圓、外圓和臺(tái)階軸磨削，或給機(jī)床以不同的循環(huán)來(lái)加快生產(chǎn)進(jìn)程，既磨得快又能保證尺寸精度和表面粗糙度。
二、追求更加安全可靠和符合環(huán)保要求的機(jī)床。由于機(jī)床的運(yùn)行速度的提高，操作者的安全和健康也被提到優(yōu)先考慮的位置。目前美國(guó)研制的高檔機(jī)床在可能傷害人的地方幾乎都加有安全警示裝置。干切削和微量潤(rùn)滑劑切削方法因其可大大減少潤(rùn)滑劑的揮發(fā)而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并且，幾乎整個(gè)機(jī)床都是被封閉起來(lái)的，有些機(jī)床甚至看不到切屑，這樣，即使有過(guò)量的油霧和煙霧也輕易收集。同時(shí)，機(jī)床操作者在工作時(shí)的環(huán)境、位置會(huì)被考慮得非常舒適。此外，無(wú)污染的清潔加工技術(shù)也受到極大重視。
三、機(jī)床配套部件產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。機(jī)床配套件發(fā)展很快，品種齊全。主要產(chǎn)品有滾珠絲杠副、精密軸承、各種轉(zhuǎn)臺(tái)、換刀裝置、各種氣動(dòng)、液壓裝置、直線導(dǎo)軌及主軸部件等等。這些配套件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有力地推動(dòng)了機(jī)床主機(jī)的發(fā)展，不但有助于提高機(jī)床的速度和性能，而且可以大大縮短主機(jī)的生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。
四、追求更加完善的控制系統(tǒng)。更高速的處理器和更精確的控制設(shè)備使機(jī)床的功能和性能完善而強(qiáng)大。技術(shù)密集已進(jìn)入超速發(fā)展階段，而集成的要害是開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。PCC技術(shù)的應(yīng)用，開(kāi)始改變了機(jī)床的工作方式，把CNC推向了控制中心而不局限于機(jī)床控制器的范圍�？刂栖浖l(fā)展更快，一年甚至改進(jìn)幾次。CNC制造商已提供一些開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)。目前機(jī)械制造廠里開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的CNC控制器占到10%~20%。零件程序可以離線開(kāi)發(fā)，然后傳送到生產(chǎn)車(chē)間的編程系統(tǒng)，在CNC控制器上運(yùn)行，操作者可以觀察、檢測(cè)刀具運(yùn)行情況和加工過(guò)程，還可以對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行必要的修正。美國(guó)GEFANUC公司銷(xiāo)售的控制器中，有30%是開(kāi)放式的，實(shí)現(xiàn)了真正的CAM/CNC集成，并趨于智能化控制，還可上網(wǎng)。虛擬制造和無(wú)紙化生產(chǎn)的技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)具備，借助信息技術(shù)，此類(lèi)軟件的應(yīng)用將以更快速度發(fā)展。
五、追求更高的機(jī)床外觀質(zhì)量。目前，機(jī)床制造商更加注重機(jī)床造型的美觀和色調(diào)的協(xié)調(diào)柔和，機(jī)床精品更向工藝品方向發(fā)展。
德國(guó)的數(shù)控機(jī)床發(fā)展
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。盡管德國(guó)機(jī)床工業(yè)發(fā)展比美國(guó)晚，但由于善于學(xué)習(xí)美國(guó)、英國(guó)的先進(jìn)技術(shù)，并加強(qiáng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究分析，非凡是先進(jìn)工藝方面的研究，因此機(jī)床業(yè)發(fā)展十分迅速。首先，講究“實(shí)際”與“實(shí)效”。德國(guó)非凡注重科學(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。其次堅(jiān)持“以人為本”，不斷提高人員素質(zhì)。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)床布局研究和數(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，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。最后，德國(guó)非凡重視數(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、性能上均居世界前列。如西門(mén)子公司的數(shù)控系統(tǒng)，為世界聞名，成為大部分用戶配套的不二選擇。
同樣，德國(guó)機(jī)床協(xié)會(huì)（VDW）給德國(guó)企業(yè)提供一切可能的市場(chǎng)支持，從市場(chǎng)信息、統(tǒng)計(jì)資料到各類(lèi)產(chǎn)品的報(bào)告和對(duì)要害領(lǐng)域如汽車(chē)工業(yè)的猜測(cè)。VDW借助中國(guó)機(jī)床工具協(xié)會(huì)，為有意在中國(guó)尋求合作伙伴的德國(guó)公司提供直接接觸的機(jī)會(huì)；提供所有各類(lèi)設(shè)備和服務(wù)的進(jìn)口認(rèn)證以及其他貿(mào)易信息；根據(jù)需要組織中方有關(guān)人員到德國(guó)進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)活動(dòng)；組織德國(guó)企業(yè)代表團(tuán)參加在中國(guó)的大型金屬加工展覽會(huì)，以及聯(lián)系德國(guó)政府提供官方支持。
日本的數(shù)控機(jī)床發(fā)展
日本政府對(duì)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展異常重視，一方面通過(guò)規(guī)劃和制定法規(guī)(如“機(jī)振法”、“機(jī)電法”、“機(jī)信法”等)引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，另一方面提供充足的研發(fā)經(jīng)費(fèi)鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)大力發(fā)展數(shù)控機(jī)床。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)量治理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國(guó)，并將兩國(guó)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合，形成了自己的發(fā)展特色而后來(lái)居上。
自1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，日本1978年產(chǎn)量(7,342臺(tái))就超過(guò)了美國(guó)(5,688臺(tái))，并在很長(zhǎng)一段時(shí)期產(chǎn)量、出口量均居世界首位(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，占領(lǐng)大部分世界市場(chǎng)份額，并在上世紀(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。日本FANUC公司正是采取這種戰(zhàn)略，在日本政府的引導(dǎo)鼓勵(lì)下，針對(duì)性地發(fā)展市場(chǎng)所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上領(lǐng)先，成為世界上最大的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)供給商。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%，在日本國(guó)內(nèi)約占80%，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。
與FANUC公司同時(shí)發(fā)展的還有其他眾多機(jī)械加工配件公司，在政府的引導(dǎo)下這些日本公司都非凡重視發(fā)展要害技術(shù)和核心產(chǎn)品。這種分工合作關(guān)系提高了日本數(shù)控機(jī)床行業(yè)的效率，避免了美國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)由于各廠家都想成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而引發(fā)的內(nèi)部爭(zhēng)斗，從而保存了對(duì)外競(jìng)爭(zhēng)力。此外，日本政府還鼓勵(lì)一些規(guī)模不大但是擁有自己獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)的數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家發(fā)展自己的專(zhuān)利技術(shù)。
中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)
現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床企業(yè)的發(fā)展越來(lái)越依靠供給鏈，這一點(diǎn)已經(jīng)被世界各國(guó)和地區(qū)機(jī)床工業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)所證實(shí)。比如中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的機(jī)床產(chǎn)業(yè)就是個(gè)很好的例子。
中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的機(jī)床產(chǎn)業(yè)屬于裝配型。除了主軸等精密部件，機(jī)床生產(chǎn)廠家基本不進(jìn)行其他的機(jī)械加工。鑄造、鈑金、熱處理、噴漆等工藝都交由協(xié)作廠來(lái)完成，比如友嘉公司有約70家協(xié)作廠分布于臺(tái)中地區(qū)。
可見(jiàn)臺(tái)灣地區(qū)的機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)在于已經(jīng)形成配套完善、品種齊全的機(jī)床零部件（配套件）產(chǎn)業(yè)，這些零部件廠商都集中在機(jī)床廠四周不到百公里的范圍內(nèi)，部件供給準(zhǔn)時(shí)、齊全。中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)機(jī)床產(chǎn)業(yè)90%以上的生產(chǎn)商都集中在臺(tái)中地區(qū)，相互之間沒(méi)有太長(zhǎng)的距離，幾乎是一家挨著一家，這樣既可以做到準(zhǔn)確供貨，又可以減少庫(kù)存，甚至在某些廠家或某些環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)零庫(kù)存。發(fā)達(dá)的機(jī)床零部件工業(yè)和便捷完善的供給鏈，是臺(tái)灣地區(qū)機(jī)床產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)和驕傲，在獲取零部件的便捷性上甚至優(yōu)于日本和德國(guó)。
此外，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)機(jī)床企業(yè)普遍重視研發(fā)工作，每年的研發(fā)投入都在營(yíng)業(yè)額的4%以上�；A(chǔ)好、資金實(shí)力強(qiáng)的公司年研發(fā)投入可以達(dá)到營(yíng)業(yè)額的5%以上。 |
|
上一條信息：
什么樣的機(jī)床在裝配時(shí)需要恒溫車(chē)間？
下一條信息：
數(shù)控銑床加工中心XYZ軸的加工精度誤差怎么調(diào)整？
|
|
