高速、智能、綠色：國內數控機床的三大著力點
http://m.sharifulalam.com 2014-04-29 11:22 來源：今日自動化
“在數控系統這個領域，國內企業不單純是起步階段，已經步入了發展階段，但是數控系統受國外企業的沖擊非常嚴重。”北京機床研究所副總工藝師金福吉先生在談到我國數控系統的發展情況時對此表示擔憂。
作為數控機床的“大腦”，數控系統可謂是決定機床性能的關鍵因素。而隨著“十二五”規劃對以數字化、柔性化以及系統集成技術為核心的智能裝備的倡導，數控機床也越來越受到金屬加工行業的關注。數控機床深度融合了信息技術、機械技術與自動化技術，不但滿足了行業的發展需求，更順應了國際“兩化融合”的趨勢。
中低端集中缺乏高端產品
眾所周知，金屬加工制造離不開各類機床的應用。作為數控機床大國，產量大是我國數控機床行業的突出特點。據了解，目前國家已將金屬切削機床行業提高到了戰略性的位置。根據預計，2015年我國金屬切削機床工業總產值將超過2000億元，將成為全球第一大金屬切削機床的生產基地。相比國外一個機床企業只有幾百名員工與幾千臺機床的年產量，我國數控機床產量驚人。“經過迅速擴張，我國數控機床年產量曾達到22萬臺的水平。”金福吉介紹說，但是盲目的擴張帶來的是我國數控機床尤其是高端數控機床發展不足的現狀。
“相比國內產品，國外數控機床在高速、高效、高精方面特征明顯。同時在多軸技術、復合加工技術等數控前沿技術更加成熟。”金福吉解釋說。“但是中國在這些方面的發展起步并不算低，只是后期階段的發展受到了一定的制約，并且與國外相比，我國對加工技術完整性重視程度不足。”除此之外，數控機床在中國的應用還存在人才缺乏等問題。由于行業擴張速度較快，數控機床技術人員培訓不足，這也導致了數控機床目前在中國的應用現狀不佳的現狀。
相比國外，國內數控機床更多地偏向于中低端。而在高端產品中，真正取得良好市場應用效果的也不多，甚至還有相當部分的技術創新成果長期停留在樣品、展品和試驗品的階段，沒有得到充分的市場驗證。造成這一現象的主要原因與在高檔機床我國國產數控產品所占比例較低不無關系。
提高可靠性發展智能化
數控系統作為數控機床的大腦，對于其品質和發展至關重要。據了解，相對于國外數控系統的發展速度，國內數控系統的發展并不算緩慢，尤其是經過金融危機的洗禮之后，國內機床制造企業的產品結構得到了進一步優化，國內數控系統的發展也隨之加速。一些優秀的國內機床及數控企業逐漸嶄露頭角，然而大多數產品主要集中在中低端領域。目前高端數控系統市場還是以西門子、發那科、海德漢等一系列國外企業為主導。
“基礎層面技術不足，產品可靠性不足是目前國內數控系統存在的問題。”金福吉說，“我們必須要有自己的研發團隊，自己的主導思想。單純依靠引進，永遠無法超越對方。”
既然數控系統受到國外企業的沖擊非常大，我們的差距在哪里？對此金福吉表示，國內數控系統的使用功能和結構與國外相比差別并不大，但是在可靠性方面遠卻不如對方。質量可謂是機床的生命，高端數控機床由于功能齊全，結構復雜，不可靠因素也隨之增多。據了解，單從數控系統來看，國內產品的MTBF（平均無故障時間）已經可以達到1萬小時以上，最高可達到2萬小時。而國外先進企業生產的數控系統的MTBF數控機床最高可以達到8萬小時。“我們的數控機床系統在集成后缺乏長時間的考驗，企業也對國產數控系統也存在著一定的質疑。”金福吉解釋說。
除了基礎層面技術與可靠性以外，智能化趨勢更是當代數控系統發展的主要趨勢，“智能化是數控系統由自動化向智能化發展的必然趨勢，也是數控機床走向未來的主要手段。”金福吉肯定地說。據了解，在目前這個發展階段，信息技術在自適控制適應技術等都是智能化需要解決的問題。并且隨著控制技術、驅動技術和自適應技術等的發展，智能化和集成化已成為數控機床研究的重要領域。例如采用智能技術來實現多信息融合下的重構優化的智能決策、過程適應控制、誤差補償智能控制、復雜曲面加工運動軌跡優化控制、故障自診斷和智能維護以及信息集成等功能，將大大提升數控機床應用范圍和加工精度、提高制造效率。
伺服電機更需平穩節能
數控機床性能除了受最關鍵的數控系統影響，作為數控系統的重要功能部件，伺服系統性能也直接影響著數控系統性能的發揮。據了解，目前交流伺服系統已在很大范圍內取代了直流伺服系統。同時，伺服系統中的高速總線，具備納米級精度、超高分辨率的檢測單元和自適應控制的應用，成為了伺服技術發展的趨勢。“作為數控機床的執行機構，伺服系統的發展前景應該是向著高速、高精以及更加平穩的方向發展。”金福吉對于伺服系統的發展方向表達了自己的看法。
與此同時，電機作為機床最為耗電的單元，在節能減排方面，國家也制定了對于普通電機的效率標準。據了解，在機床行業，一臺普通機床的使用效率通常只有30%，而采用高效節能電機可以有效地節約能源，電機采用可控變頻、軟啟動器等驅動方式，能耗效率可以達到90%以上。
根據中國機床工具工業協會對重點企業的調研顯示，雖然機床工具市場普遍疲軟，但中高檔數控機床及相應的配套產品未出現明顯下滑，非標、個性化產品需求呈現增長趨勢。采訪中，金福吉也提到，“通用型的數控機床更需要個性化發展。”例如：方便、快捷的操作界面，典型部位加工程序模塊，專、通夾具自動控制，工件零點自動確定，誤操作防范措施、防護門自動控制等。在關注個性化發展的同時，現役數控機床維護和維修、能否穩定高效運行、改造服務也是企業的另一個關注點。
數控機床未來的發展趨勢離不開高速、高效、高精、復合、智能與綠色，而自動化技術更將為這一系列的發展帶來新的能量。作為數控機床行業的老專家，金福吉也提出了自己對自動化企業未來發展的自身看法。“首先要務實，其次要采用一些成熟的技術，并在這個領域強化人才培養。”
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