關(guān)于數(shù)控機床領(lǐng)域技術(shù)路線圖的方法探析

摘要：文章重點針對當(dāng)前數(shù)控機床領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展路線圖展開描述和分析，同時結(jié)合沈陽機床的發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析和探討，最后就高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備領(lǐng)域技術(shù)路線圖的方法進行了歸納和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床; 技術(shù)路線; 路線圖

機床行業(yè)建國后一直是重點發(fā)展行業(yè)之一。2008年，我國機床產(chǎn)值列世界第三位，數(shù)控化率達20％。然而放眼世界，我們與國際先進技術(shù)差距仍然很大。我國機床行業(yè)產(chǎn)量世界第一，而產(chǎn)值才達到第三，實是大而不強，技術(shù)上僅居世界二流水平。2008年，我國機床進口75.8億美元，居世界各國首位，而出口僅為21億美元，國產(chǎn)機床在國內(nèi)市場的占有率僅為61％。

1 我國數(shù)控機床技術(shù)水平的現(xiàn)狀分析

我國機床質(zhì)量大致上列于瑞士、德、日、意、法、美、英、西班牙之后。上世紀(jì)60年代末，在精密機床專案的推動下，我國生產(chǎn)的坐標(biāo)鏜床、齒輪磨床還是具有一定的技術(shù)含量。80年代，有的機床廠為德、日企業(yè)來圖制造質(zhì)量較為嚴(yán)格的機床，并且做得很好，還出口了相當(dāng)數(shù)量。在那時的基礎(chǔ)之上，如今我國的齒輪磨床產(chǎn)品在國際上屬上流水平。品種數(shù)似居德、日之后，近年來有長足的進步，如發(fā)展了多坐標(biāo)聯(lián)動、數(shù)控復(fù)合加工機床等高檔數(shù)控產(chǎn)品。但仍難滿足軍工、汽車等行業(yè)的需要。機床行業(yè)要發(fā)展，就得增強競爭力，努力提高質(zhì)量，大力發(fā)展品種，提升技術(shù)水平，以替代進口，擴大出口。多年前機床行經(jīng)濟情況不大好時，有的企業(yè)曾提出\"以質(zhì)量求生存，以品種來發(fā)展\"我們以此作為行業(yè)的長期發(fā)展方針。

2 數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展的瓶頸

長久以來，我國制造業(yè)企業(yè)大多都存在著“重設(shè)計、重管理、輕工藝”的狀況，企業(yè)在設(shè)計部門投入的資金往往是工藝領(lǐng)域的很多倍。企業(yè)的各種資源都在向設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)管理部門傾斜。但是無法回避的一個事實是：我們可以花大價錢購買國外的產(chǎn)品設(shè)計圖紙而買不來他們的制造工藝方案。因為如何生產(chǎn)和制造是企業(yè)最核心的價值點所在。所以，目前我國制造企業(yè)工藝部門的水平和效率的低下已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實瓶頸。很多的制造企業(yè)在具備大量的3D設(shè)計分析工具與現(xiàn)場自動化生產(chǎn)設(shè)備(PLC、現(xiàn)場總線、工業(yè)機器人等)的同時依然在用很傳統(tǒng)的手段(AutoCAD、Project等)處理諸如：工藝計劃排定、資源設(shè)備的整合、工廠生產(chǎn)線布局設(shè)計和各種各樣的工藝文檔。各種來自上有產(chǎn)品設(shè)計的3D信息和制造車間先進的自動化生產(chǎn)設(shè)備(如5軸機床)所需要的數(shù)字指令都由于中間工藝設(shè)計階段的低效率和低集成性而失去它們的本來的價值;另外一方面，傳統(tǒng)的工藝設(shè)計階段的低下率使得工藝準(zhǔn)備階段變得十分漫長而充滿不確定因素，很多的工藝問題需要到車間進行物理試生產(chǎn)來驗證工藝的質(zhì)量。讓昂貴的制造工廠成為企業(yè)低效率工藝設(shè)計環(huán)境下的實驗室;更為頭痛的是：所有的試生產(chǎn)必須是物理樣機和制造設(shè)備(主、輔設(shè)備)就緒后才能開始進行，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備在配合或者加工上存在問題(如干涉、超差等)則需要進行設(shè)備制造的返工，無論是在時間還是資金成本上都是巨大的毫無意義的浪費。

為了解決工藝數(shù)字化的問題，上世紀(jì)九十年代開始很多的制造企業(yè)嘗試著引入CAPP系統(tǒng)(計算機輔助工藝規(guī)劃)來解決工藝環(huán)節(jié)的低效率和落后手段的挑戰(zhàn)。但是，由于國內(nèi)CAPP系統(tǒng)天生的制約和限制，所有國內(nèi)商業(yè)CAPP系統(tǒng)都不能稱之為嚴(yán)格意義上的“輔助工藝設(shè)計”，而是更多的起到將傳統(tǒng)手寫編輯工藝文檔在電腦中格式化處理和錄入和歸檔管理。CAPP 系統(tǒng)的確幫助企業(yè)提高了工藝編制的效率，減少了重復(fù)勞動。但是，CAPP 解決的主要是工藝文件的編制和工藝匯總等問題，而沒有解決如何提高企業(yè)的工藝設(shè)計水平，如何驗證編制的工藝是否合理，如何對加工和裝配工藝進行優(yōu)化、如何提煉典型工藝、如何更有效地利用工藝資源、如何有效傳承工藝經(jīng)驗等問題。隨著信息化時代帶來工業(yè)化的高速發(fā)展，信息化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能和復(fù)雜程度越來越高，工藝知識的積累和重用變得越來越重要。而這一切的期望都使得我們應(yīng)該把目光投向更為專業(yè)的數(shù)字化制造系統(tǒng)，學(xué)術(shù)上稱為MPM(制造過程管理)的工藝設(shè)計、分析優(yōu)化和數(shù)據(jù)管理IT平臺。

3 數(shù)控機床領(lǐng)域技術(shù)路線圖范式

高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備領(lǐng)域主機產(chǎn)品根據(jù)其加工特點可以分為冷加工和熱加工。其中冷加工包括高速精密復(fù)合數(shù)控金切機床、重型數(shù)控金切機床、數(shù)控特種加工機床、大型數(shù)控成形沖壓設(shè)備等，熱加工包括重型鍛壓設(shè)備、清潔高效鑄造設(shè)備、新型焊接設(shè)備與自動化生產(chǎn)設(shè)備、大型清潔熱處理與表面處理設(shè)備、數(shù)控系統(tǒng)等，此外還包括功能部件、刀具、測量儀器等，設(shè)備的加工技術(shù)差別較大，關(guān)聯(lián)性不強。如果把所有種類的機床和基礎(chǔ)制造裝備技術(shù)路線圖畫在一張圖表里重點不突出。也沒有實際意義。因此本課題分別針對冷加工和熱加工涉及的九個領(lǐng)域編制技術(shù)路線圖。“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項明確指出針對重點研究航空航天、船舶、汽車制造、發(fā)電設(shè)備制造四大用戶需要的高檔數(shù)控機床。國內(nèi)外技術(shù)路線圖的研究中還沒有類似滿足定向的用戶需求的高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備領(lǐng)域的技術(shù)路線圖研究。

研究需要對數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進行分析。明確產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn)，提出不同時期的發(fā)展目標(biāo)；并根據(jù)發(fā)展目標(biāo)，確定不同時期本產(chǎn)業(yè)需要開發(fā)的重大產(chǎn)品和關(guān)鍵要素指標(biāo)：對關(guān)鍵技術(shù)進行評價。包括研發(fā)基礎(chǔ)、技術(shù)路徑、實現(xiàn)時間等。主要針對高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備的四個主要用戶。即航空航天、船舶、汽車和發(fā)電設(shè)備需求出發(fā)。重點考慮未來5-10年主要用戶對工藝與裝備的重大需求。結(jié)合國內(nèi)外高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備發(fā)展趨勢。以及重點領(lǐng)域的需求，提出未來的重點發(fā)展方向，例如精密化、復(fù)合化、智能化、綠色化等。主要指圍繞四大領(lǐng)域重點工藝與裝備的需要。提出能支持本產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點關(guān)鍵技術(shù)，對選擇的重點從研發(fā)基礎(chǔ)、研發(fā)方式、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用時間等方向進行分析。

4 結(jié)束語

應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)推廣，反映數(shù)控機床制造水平的重要技術(shù)指標(biāo)，如主軸最高轉(zhuǎn)速、快速移動速度、換刀速度、切削能力等參數(shù)正在向國際水平接近，一批關(guān)鍵技術(shù)獲得重大突破，縮小了與世界先進水平的差距。

參考文獻

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［2］ 賈耀國，高端制造業(yè)技術(shù)路線圖之我見［J］，中國科技財富，2012