中国高端数控机床发展这些问题需要解决,以下就是对这些问题的阐述,我国数控机床行业基本解决了高端产品问题,但产业结构、产品结构和市场需求之间的矛盾没有得到有效缓解,仍然面临主机大而不强、高端数控系统和关键功能部件发展滞后、技术服务能力不足等问题。

  国内机床行业近年来的快速发展主要是基于低端产品的产能扩张,高档数控机床研发投入不足导致我国机床行业主机大而不强的问题,这也是近两年受全球金融危机影响,我国大部分机床企业产值和利润持续下滑的主要原因。推进高档数控机床产业化,提高国产高档数控机床在国家重点产业中的市场份额,是我国机床工业摆脱当前困境,实现产业结构调整和转型升级的关键。因此,我国机床企业在开发高档数控机床的过程中需要解决以下问题:

  (1)国产高档数控机床可靠性和性能稳定性差。目前已经投入实际生产应用的国产高档数控机床,一般都采用国外的进口数控系统和关键功能部件,在加工性能上与进口机床差别不大,但是机床辅助部件的故障率比较高,直接推高了整机的故障率。此外,由于缺乏部件组装和调试的技术水平,国产机床的精度和动态特性略差于国外机床,上述性能在应用过程中的下降速度也高于国外机床。
中国高端数控机床发展这些问题需要解决!图

  (2)国产高档数控系统及关键功能部件等主机配套产品有待加强。近年来,国内数控系统厂以西门子、法拉克等国外高档数控系统为基准,开发了多轴联动加工、RTCP、误差补偿等多项功能。但与国外高档数控系统仍有差距,说明机床的加工精度达不到要求。在功能部件方面,高速主轴、A/C双摆角数控铣头等关键功能部件在研发上取得了突破,但仍停留在小批量生产阶段,在生产领域缺乏批量应用。

  (3)针对用户加工技术需求的技术服务能力不足。国外数控机床企业早就为用户的具体加工对象提供了包括机床、典型工艺方案、切削参数在内的一揽子解决方案。由于用户一般购买高档数控机床是为了满足实际的零件加工需求,这种围绕产品加工需求的完整解决方案受到用户的普遍欢迎,这也是国外高档数控机床在中国畅销的重要原因。目前国内机床企业由于对用户产品的加工工艺缺乏了解,无法提供全套解决方案,提供的技术服务也只是针对机床本身,影响了国产机床在用户站点作用与效果上的应用。国内高档数控机床对航空制造业未来发展的需求

  高档数控机床的发展往往是由被加工对象的加工技术和用户的生产需求驱动的。飞机结构件作为飞机的主要承载部件,具有外形复杂、加工精度高、材料利用率低的特点,需要五轴联动加工,一直是高档数控机床开发应用的主要落地对象。随着现代飞机性能的不断提高,飞机零部件正朝着集成化、大型化、复杂化、高精度和新材料大规模应用的方向发展。与此同时,数字化制造技术在航空制造企业中的应用逐渐深入,用户企业对产品加工和技术发展的需求对数控机床提出了新的要求:

  (1)大型高精度数控机床和五轴联动卧式加工机床。

  目前部分大型飞机结构件长度接近20m,零件表面精度达到Ra1.6,推动了加工设备向大型化、高精度化方向发展。德国DST公司的FOGS系列高精度五轴数控龙门铣床,开发了基于西门子840D  sl系统的机床空间误差自动检测与补偿KMS(运动学管理系统)系统,并对机床工作区域进行恒温控制,使机床在2.5m9m1.5m工作空间内的定位精度达到1.6m/m3。此外,飞机结构件的材料去除率在95%以上。在立式加工过程中,高速切削产生的大量切屑容易堆积在零件表面,导致零件二次切削,影响零件的加工质量。卧式机床因其良好的排屑和FMC(柔性制造单元)功能,在飞机结构件加工中得到越来越多的应用,未来卧式机床在飞机结构件加工中的比重将进一步增加。

  (2)钛合金高效复合材料加工机床。

  目前,钛合金和以碳纤维为代表的复合材料在现代飞机中的比重大大增加。比如A350和波音787的复合材料比例已经超过50%。随着铝合金高速加工的基本解决,钛合金及复合材料的加工将成为未来航空制造企业的主要任务。由于切削性能差,钛合金的切削效率一直很低。如何实现钛合金的高效加工是目前航空制造企业面临的一大难题。要从高效加工设备、刀具、工艺方案等方面入手,高效加工设备是基础。复合材料加工主要需要解决污染问题。与金属材料不同,复合材料(如碳纤维、蜂窝等。)高速切削时会产生大量粉尘,对人体和机床造成伤害。因此,航空制造企业迫切需要适合复合材料加工、防护性能好的数控加工设备。

  (3)自动化生产系统和满足数字化制造需求的设备新功能。

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  为了提高生产效率,降低零件加工质量风险,出现了一种具有运输、加工、清洗、干燥和测量功能的自动化生产系统。目前,国外航空制造企业广泛采用柔性生产线,部分国外航空制造企业在碳纤维蒙皮加工中采用了集传输、加工、清洗、烘干、测量等功能于一体的自动化生产系统,大大提高了零件的加工效率,保证了零件的加工质量。另外,数字化制造需要实时监控机床状态,实时从机床上采集零件加工和机床状态数据,这就要求机床具备自动刀具测量、自动状态监控、零件在线测量等功能。并且可以与用户企业网络互连。

  上述目标的实现离不开机床企业与用户企业的紧密合作,需要继续坚持2004年倡导的“产、学、研”的研发模式,尤其是示范应用模式(图4)。通过梳理专项前期的关键成果,根据市场需求在重点用户中重点建立“应用示范基地”,充分发挥用户在数控加工技术和设备应用经验方面的优势,弥补我国机床企业在这些方面的不足,在用户实际生产现场以“应用”的方式验证和开发适合用户需求的新功能, 最终达到完善专项成果,推动国产高档数控机床在国家重点行业批量应用,增加国产高档数控机床市场份额的目的。

  了解中国高端数控机床发展这些问题需要解决的内容了吧,高档数控机床技术含量高、附加值高,已成为目前我国机床行业产业结构调整和转型升级的首选方向。目前,我国高档数控机床整体得到较大提升,整机、数控系统和部分关键功能部件已接近国际先进水平,并已在航空航天、船舶等高端制造企业小批量应用。