新常态、新发展——开启中国“智”造新纪元

张秀兰



新常态、新发展——开启中国“智”造新纪元

张秀兰

（北京第二机床厂有限公司 规划发展部北京 100072）

在北京春暖花开的美好春季，第十四届中国国际机床展览会（CIMT2015）于2015年4月20日～25日在北京中国国际展览中心（新馆）成功举办。本届展会是在行业正处于转型升级的关键时期背景下举办的。本届展会的主题是“新常态、新发展”，该主题准确、鲜明的诠释了目前我国机床工具产业发展及产业市场的时代特征，反映了CIMT2015的展会背景。

数控磨床作为机床工具中的精加工设备，品种繁多，服务于各行各业；一直秉承经典风格，同时不断创新，加速转型升级，为展会增添了亮丽的风景。此次共有中国、美国、德国、瑞士、意大利、日本、中国台湾等9个国家和地区的120家知名磨床制造厂商参展。其中境内展商78家，境外厂商42家，共展出展品188台，创历届展会的新纪录。

展品主要以高速、高精、复合、智能等为主。如：国外的有瑞士Studer展出的KC33万能内外圆磨床、S41万能外圆磨床；德国哈斯马格磨床有限公司展出的Multigruid AF数控磨削中心；HAWEMA-信来科技展出的GRANIT数控五轴工具磨床；瑞士哈挺磨床集团展出的HARDINGE HG-U1000高精密内外圆万能磨床；KELLENBERGER KEL-VERA UR-RS 300/750克林伯格高精密数控万能外圆磨床磨床等。

国内的有上海机床厂有限公司展出的MK8432数控轧辊磨床；北京第二机床厂有限公司展出的B2-K089双砂轮架数控车轴磨床、B2-K1018双砂轮架数控随动式数控曲轴磨床；江西杰克机床有限公司展出的JKM8320A超高速CBN随动数控磨床；秦川格兰德机床有限公司展出的3MK20机器人关节滚道磨床；富信成机械有限公司展出的FX-CG-100CNC高精密数控复合磨床；北京广宇大成数控机床有限公司展出的MGK2835高精度数控立式磨床等，这些展品充分展现了磨床行业的发展水平。同时我们也可以看到在复杂多变的国内外环境形势和中国经济结构调整的影响下，磨床行业的发展变化。

1 技术不断创新、新品不断涌现

当前，机器人、数字化制造、3D打印、大数据、物联网等技术的重大突破和广泛应用正在重构制造业技术体系。全球制造业正面临制造技术体系、制造模式、产业形态和价值链的巨大变革。发达国家纷纷推出一系列战略举措，包括德国的工业4.0、美国的重振制造业计划、日本的I-JAPAN战略等。为了有效应对新一轮技术竞争，我国提出发展智能制造，通过提高生产制造过程的自动化、智能化、柔性化和绿色化水平，增强快速响应市场能力，促进制造业向产业价值链高端的中国制造2025迈进。

从这次展会上我们也看到了各参展商都在已有的技术层面上不断创新，在对用户的需求上下功夫，真正以用户为中心、为用户提供具体的解决方案，把用户的体验做到极致。

瑞士Studer展出了S41万能外圆磨床、S141内圆磨床及KC33万能内外圆磨床。其中S41融合新技术的发展，确保了灵活性、高精度和短辅助时间。Studer专有的导轨系统与高精度线性驱动相结合是S41的优势之一。它还拥有其他技术特点：用户可以在多款砂轮头架规格中进行选择。S41可装配多达四个磨削砂轮，几乎可满足全面完整加工的所有要求。S41是一款新一代的数控万能内外圆磨床。在该款磨床上拥有多项值得引以为豪的技术优势，如具有专有革命性技术的Studer导轨系统，配有直线电机的高精度轴驱动系统，超快速度的B轴直接驱动，比以往更多选择的砂轮头架配置形式。

Studer磨床采用模块化的设计理念，机床各个部分的完美设计、高精制造以及各部件之间的完美配合，可实现多项灵活多样的选项配置，为用户提供了更多的选择。这款机床让我们对磨床有了新的理解。

图1 瑞士Studer万能外圆磨床

国内磨床厂商致力于研发和生产各种高精度数控磨床，以最大程度满足用户需求，以科技为先导，以市场为导向，坚持走自主技术产权之路。不断创新。其中高精度卧式数控双端面磨床是国家重大专项，项目中设计并生产的针对汽车发动机连杆加工的专用设备。此设备采用了自有知识产权的静压砂轮主轴、静压直线导轨、圆盘式进料机构、气动上料机构等先进技术进行设计。机床为两卧式砂轮相对分布结构。砂轮主轴和进给导向为液体静压结构。主轴箱可在床身上进行角度微调。砂轮轴通过高精度丝杠实现水平运动，可同时对工件两端面进行磨削。两砂轮中部安装有工件送料盘和进出料滑道。砂轮修整器为摆动摇臂式，可同时对两砂轮磨削面进行修整。

图2 高精度卧式数控双端面磨床

2 机床的成线配套、智能化迅猛发展

随着用户需求不断升级和现代科技手段的推广应用，机床厂家为用户提供产品的成线配套能力及自动化、智能化程度也在快速提升。在本届展会上北京第二机床厂有限公司展出三台设备，其中一台是目前铁路行业应用广泛的B2-K089双砂轮架数控车轴磨床，另外两台是针对汽车发动机曲轴生产的特点，为用户提出具体的工艺解决方案，配置的B2-K1018双砂轮架随动式（切点跟踪）曲轴磨床和B2-6008曲轴砂带抛光机，最大限度的提高产品质量和设备的利用率。曲轴精加工工艺流程为：磨削曲轴止推面→磨削曲轴主轴颈→磨削曲轴连杆颈→磨削曲轴大小端→曲轴轴颈及端面超精加工。由于生产效率要求高，因此要求设备应做到自动化连续加工且加工精度稳定。机床在研发设计、制造过程中需满足高刚度、高精度、高效率切点跟踪磨削的要求；曲轴主轴颈和连杆颈的磨削工艺系统及软件等技术难点，采用了大量的高新技术，如曲轴轴颈圆度误差测量系统、超高速静压主轴、液压随动支撑中心架、后移动静压伺服驱动砂轮架以及曲轴磨削控制软件等，在国内均属首次研发应用。

B2-K1018双砂轮架数控跟随式曲轴磨床是在多年数控磨床设计的基础上，引进国外先进技术、消化吸收，创新研制的具有国际先进水平的数控曲轴磨床。主要特点是机床采用先进的跟随摆动式磨削连杆颈技术，通过两个砂轮架进给轴（X1、X2轴）与工件回转轴（C1、C2轴）联动配合装置实现全闭环控制，可以同时磨削曲轴两个任意相位的连杆颈，也可同时磨削一个连杆颈和一个主轴颈或两个主轴颈。彻底解决传统偏心夹具式曲轴磨床加工柔性差，调整复杂的缺点。可实现一次装夹完成对曲轴连杆颈、主轴颈、止推面的批量精密加工，是曲轴零件批量加工的精良设备，操作简便、性能可靠、加工精度高。工作精度达到：圆度：0.003 mm；纵截面直径一致性：0.004 mm；粗糙度：a0.32 μm。

B2-6008曲轴砂带抛光机是在多年生产砂带抛光机的基础上，吸取国外先进技术开发的专用于曲轴零件外圆抛光加工的机床。该机床结构新颖、技术先进、性能完善，具有加工精度高、效率高的特点。曲轴经超精加工后表面粗糙度a≤0.2 μm，零件表面质量得到极大改善。

现在国内可以从单台设备提供向成线提供转变，在成线提供过程中，设计开发了适应生产线加工使用的液压上下料装置，提高了设备的自动化水平。通过了解用户需求，对加工工艺方案进行科学构造，选用相应的精加工设备、合理配置、成线提供，使曲轴生产线精加工工艺流程设置更趋合理，零件加工精度稳定可靠。全线加工设备安装使用规范统一，生产线生产准备、使用维护简化，降低生产线运营成本。

3 随动磨削技术的应用

曲轴作为发动机的心脏，是汽车、船舶制造工业的关键零件之一。由于曲轴加工工序多，精度要求高，其加工质量直接影响发动机的性能和车辆、船舶的寿命及功能的要求。我国发动机制造业曲轴零件的精加工一直采用着传统的磨削方法：工件需要多次定位，故存在多次定位的误差，导致产品精度低。主轴颈和连杆颈分两道工序加工，需要进行两次装夹，辅助时间长，加工效率低，且需要两台磨床，设备的投资大，占地面积大，对厂房的投入高；加工不同品种的曲轴时，需要更换偏心夹头，当曲轴更新升级时，需要重新设计制造偏心夹具，其费用高并花费大量的机床调整时间，尤其是靠传统夹具很难来保证其精度要求。

随动磨削是近年来随着磨削技术和数控技术（特别是伺服驱动和控制技术）等的发展而出现的一种新型工序集中式的曲轴类零件的磨削加工方法。该磨削方法提出以曲轴的主轴颈定位，以主轴颈中心连线为回转中心，一次装夹依次磨出主轴颈和连杆颈。其中主轴颈的磨削方式与现有的主轴颈磨床上磨削主轴颈的方式相同，而磨削连杆轴颈的实现方式为：通过采用计算机数控技术，根据建立的连杆轴颈磨削运动的数学模型，控制砂轮的横向进给（轴）和工件回转运动（轴）联动插补，以保证连杆颈的磨削精度和表面质量。随动磨削是高性能的数控系统及控制技术等在曲轴工件的高精度高柔性磨削加工中与精密技术、磨削加工工艺等交叉、综合应用的产物。它克服了现有曲轴零件磨削方式的缺点，即：不需要两次定位，只需一台磨床，一次装夹（对于不同的连杆颈，只需转过相应的角度以保持每次磨削的起始位置一致）的条件下就能依次完成对主轴颈和连杆颈的磨削，因此，容易保证加工精度，大大减少了辅助时间，对设备、厂房的投资也可大大减小。同时又由于采用全数控磨削的加工方式，在对不同型号的曲轴（不同的几何尺寸和曲拐分布方位及曲拐数）进行磨削时，不必另外设计制造相应的偏心夹具就可以很方便地通过重新设定相应的几何参数，由建立的随动磨削加工运动的数学模型计算生成新的数控加工代码，实现曲轴的高柔性磨削加工。随动磨削技术具有高精度、高柔性、高效率的特点，代表了当今曲轴磨削加工方法的发展方向。本次展会上随动磨削技术也得到了充分的展示。

结语

通过CCMT2015展会我们看到企业在新形势下的变化，与此同时，世界新一轮的工业革命正在加速推进，互联网、大数据等技术的兴起正在颠覆着传统制造业的模式，基于互联网环境下的“智能制造”正在悄然兴起，全球工业生产的组织方式和竞争规则正在发生重大转变。这一些列的变革要求机床制造业的发展要适应中国经济的新常态，经济结构不断优化升级，从要素驱动、投资驱动转向创新驱动。随着全球经济的发展变化，我国机床行业的竞争，形成以高品质、高品位和高端个性化定制为核心，以成套装备解决方案和售前、售后联动服务为优势的市场化运营模式。工业4.0是大数据革命，在云计算、移动互联时代背景下，对企业进行智能化、工业化相结合的改进升级，是中国企业更好地提升和发展的一条重要途径。