本刊記者/Reporter 余捷/YU Jie
創(chuàng)新是以新思維、新發(fā)明和新描述為特征的一種概念化過程,這個詞匯起源于拉丁語,它原意有三層含義,一是更新,二是創(chuàng)造新的東西,三是改變。一個民族想要走在時代的前列,創(chuàng)新是其發(fā)展的不竭動力;同樣一個行業(yè)想要不斷進(jìn)步、不斷超越,創(chuàng)新也是必不可少的催化劑。
2012年6月13 日,機(jī)床雜志社《制造技術(shù)與機(jī)床》月刊借CIMES2012之東風(fēng),在北京新國際展覽中心W-202會議室舉辦“機(jī)床產(chǎn)品創(chuàng)新與設(shè)計高峰論壇”。中國機(jī)床總公司副總經(jīng)理董剛、同濟(jì)大學(xué)張曙教授的到場為論壇增色不少;威騰斯坦、湖南海捷、Delcam等多家客戶的演講精彩紛呈,吸引了眾多參展人員以及參觀者前來聽會,在當(dāng)天下午的會場上空掀起了一股以機(jī)床產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計為主基調(diào)的旋風(fēng)。
中國機(jī)床總公司副總經(jīng)理董剛代表展會的主辦方致辭,他首先總體介紹了一下本屆展會的情況:CIMES2012規(guī)??涨埃瑹o論是展商數(shù)量、觀眾數(shù)量還是展出面積上,都超過上屆,展品范圍囊括金屬切削與成形機(jī)床、金屬板材與管材加工技術(shù)及設(shè)備、特種加工機(jī)械設(shè)備、專用與特種機(jī)床、切削工具、機(jī)床附件與配件、功能部件及組件、磨料磨具、精密測量技術(shù)及設(shè)備、熱加工與熱處理技術(shù)與設(shè)備、鑄造與鍛造技術(shù)及設(shè)備、焊接與切割技術(shù)及設(shè)備等眾多領(lǐng)域。CIMES2012必將成為本年度繼德國及美國機(jī)械展覽之后,2012年度您不容錯過的世界第三大機(jī)床工具類展覽會。
提及了此次展會最大的亮點,無疑就是首次開設(shè)專家門診,每天安排2位專家現(xiàn)場答疑,有北京機(jī)床研究所副總工程師、研究員級高工盛伯浩,全國金屬切削機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會副主任、國家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)督檢測中心主任趙欽志,南京理工大學(xué)教授、重大專項辦公室總體專家組專家馮虎田博士,成都工具研究所原副所長、研究員級高工趙炳楨。生產(chǎn)企業(yè)可以現(xiàn)場咨詢在生產(chǎn)、制造設(shè)計過程中的問題,CIMES與專家共同為用戶單位提供在加工使用中的實際操作技巧。
中國機(jī)床總公司副總經(jīng)理董剛
本刊記者/Reporter 余捷/YU Jie
董總對此次論壇活動給予了肯定,他覺得在這一關(guān)鍵時期舉辦此類活動顯得尤為重要,希望通過行業(yè)媒體的大力推廣,整個行業(yè)內(nèi)部都能對創(chuàng)新的重要性引起足夠的重視,希望“轉(zhuǎn)型升級”與“創(chuàng)新求變”能成為近幾年我國機(jī)床行業(yè)發(fā)展的主旋律。
張曙教授開篇先總體敘述了一下我國機(jī)床工具行業(yè)“十二五”規(guī)劃的綱要性內(nèi)容:(1)結(jié)構(gòu)調(diào)整工程調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)出口貿(mào)易,加快產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變;(2)技術(shù)創(chuàng)新工程 建立和完善技術(shù)創(chuàng)新體系,落實科技重大專項,突破數(shù)控系統(tǒng)和功能部件瓶頸;(3)兩化融合工程 提升高端機(jī)床設(shè)計和制造水平;(4)品牌建設(shè)工程 擴(kuò)大市場影響力和競爭力;(5)綠色制造工程 發(fā)展低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì),節(jié)能環(huán)保;(6)人才培育工程 增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的能力。
中國機(jī)械工程學(xué)會榮譽(yù)理事、同濟(jì)大學(xué)教授張曙
目前行業(yè)的發(fā)展已獲得了眾多成就,但也存在不少問題,成就主要有6方面:主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高速增長;形成一批骨干高新企業(yè);企業(yè)自主創(chuàng)新成果顯著;結(jié)構(gòu)調(diào)整取得較大進(jìn)展;企業(yè)固定資產(chǎn)高速增長;國際化經(jīng)營有了新進(jìn)展。仍待解決的問題也主要有6個方面:機(jī)床主機(jī)大而不強(qiáng);數(shù)控系統(tǒng)和功能部件滯后;高端數(shù)控機(jī)床有較大差距;產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性有待提高;制造服務(wù)業(yè)尚未形成;行業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益偏低。
當(dāng)今高端機(jī)床的發(fā)展趨勢為:(1)復(fù)合加工,車銑、銑車、磨車、齒輪車磨等,一次裝夾、一臺機(jī)床、完整加工;(2)高效加工,加工時間最短、占地面積最小、刀具數(shù)量最少、生產(chǎn)效率最高;(3)精密加工,實現(xiàn)亞微米、納米尺度的精密加工;(4)智能化,自動確定加工參數(shù)、主動抑制振動、防止部件相互碰撞、機(jī)床熱變形自動補(bǔ)償和控制;(5)解決方案,軟硬結(jié)合發(fā)揮機(jī)床潛力,包括制造專家系統(tǒng)、高能效、低排放以及可持續(xù)生產(chǎn)。
張曙教授以大隈銑車復(fù)合加工中心VTM1200YB、全能磨床斯圖特S41、DMG鏜銑加工中心MILLTAP 700、亞微米加工中心西田YMC430-II、斯塔瑪33系列、Gleason系列齒輪加工機(jī)、MIKRON 600 LP等機(jī)床為具體案例,深入淺出地分析了世界各知名機(jī)床制造商的創(chuàng)新點和優(yōu)勢所在,供國內(nèi)廣大機(jī)床制造企業(yè)借鑒。
最后,張曙教授指出:機(jī)床市場的競爭焦點將轉(zhuǎn)為如何為用戶提供全面解決方案,創(chuàng)造更大的價值;機(jī)床制造商將成為制造企業(yè)運營服務(wù)的提供者;復(fù)合加工、完整加工、高性能、節(jié)能減排以及輕量化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化將成為下一代機(jī)床的主要特征;機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)趨向于簡化,以電代機(jī)的直接驅(qū)動技術(shù)(零機(jī)械傳動)獲得日益廣泛的應(yīng)用;機(jī)床熱變形受到重視,結(jié)構(gòu)對稱避免熱變形的影響,熱的隔離、基礎(chǔ)部件的冷卻和熱切屑快速移出成為新一代機(jī)床結(jié)構(gòu)的重要特征。他呼吁機(jī)床行業(yè)廣大同仁要創(chuàng)新求變,勇于趕超機(jī)床制造強(qiáng)國。
德國威騰斯坦集團(tuán)(WITTENSTEIN AG)是歐洲機(jī)電一體化驅(qū)動尖端技術(shù)的開發(fā)制造商。alpha精密齒輪箱、特種伺服電動機(jī)和運動控制技術(shù),使機(jī)電一體驅(qū)動概念得到精湛的表現(xiàn)。智能化、微技術(shù)的互相結(jié)合,形成了公司的核心技術(shù)和解決方案,充分體現(xiàn)了公司的技術(shù)底蘊。
因其技術(shù)比較特殊,在歐洲市場尤其是在德國市場贏得極好聲譽(yù)和市場,許多國際馳名公司都是威騰斯坦的固定用戶和合作伙伴。在德國中等企業(yè)中名列前茅,備受聯(lián)邦德國政界及所在州的關(guān)注。下屬的子公司各執(zhí)一類專有技術(shù),對技術(shù)市場起到了引領(lǐng)作用。
公司追求領(lǐng)先的精密技術(shù),始終把產(chǎn)品定位在高、精、尖的檔次上。阿爾法齒輪箱品種多、規(guī)格細(xì)、用途廣,在齒輪箱制造領(lǐng)域中處于世界領(lǐng)先地位。精度高、扭轉(zhuǎn)剛度高、可靠性高、噪聲低、長壽命、免維護(hù)等是阿爾法齒輪箱的特色;精密數(shù)控機(jī)床、加工中心、包裝機(jī)械、注塑機(jī)、機(jī)器人機(jī)械手、自動化生產(chǎn)線、自動化裝配線、高檔電梯、豪華舞臺等都是阿爾法齒輪箱的用武之地。阿爾法行星齒輪箱是歐洲航空航天和軍工技術(shù)的專用產(chǎn)品,是成套設(shè)備性能和品質(zhì)的保障。阿爾法公司在全球有約2 000多高端用戶,許多國際馳名公司都是阿爾法公司的固定用戶和合作伙伴。
白金工程師介紹了減速機(jī)在機(jī)床中絲杠驅(qū)動、動柱動梁、工作臺移動、轉(zhuǎn)臺上的運用。他所列舉的阿爾法精密齒輪箱在機(jī)床行業(yè)的眾多用戶中,也不乏像DMG、MORI SEIKI、Mazak、MAG、MITSUBISHI、沈陽機(jī)床、EMAG等眾多世界知名機(jī)床制造廠家。
威騰斯坦擁有許多特殊的解決方案,對于多種不同的方案,他給出了不同的評價:(1)標(biāo)準(zhǔn)型 齒輪箱、齒輪、齒條;允許的進(jìn)給力;線性系統(tǒng)剛性;(2)帶前端支撐 占據(jù)空間大;自由度低;前端軸承潤滑問題;需要設(shè)計殼體;(3)新產(chǎn)品 線性系統(tǒng)剛性;采用更大的輸出端軸承使之提供更多的進(jìn)給力。
白金工程師還介紹了理想的齒輪齒條系統(tǒng)——阿爾法齒輪齒條系統(tǒng):經(jīng)過優(yōu)化的更大的前端輸出軸承;最高的進(jìn)給力;高剛性;齒輪齒條優(yōu)化系統(tǒng);自由的安裝設(shè)計;更少的安裝螺栓;終生免維護(hù);優(yōu)化的焊接齒輪。
演講最后,白金工程師舉了S W公司BURKHARDT+WEBER、大隈MCR-BIII、ZIMMERMANNFZ42、Waldrich Siegen公司龍門銑床ProfiMill等實例來說明alpha減速機(jī)的應(yīng)用,并真誠希望能夠為更多的中國用戶提供高性能減速機(jī)的解決方案。
威騰斯坦(杭州)實業(yè)有限公司銷售工程師白金
湖南海捷主軸科技有限公司是位于長沙麓谷高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)湖南大學(xué)科技園內(nèi)的一家高新技術(shù)企業(yè)。公司的研發(fā)基地設(shè)在湖南大學(xué)國家高效磨削工程中心,中心擁有軸承性能測試實驗平臺以及主軸測試實驗臺。在流體動力潤滑基本理論、三維流場仿真算法(速度場、壓力場、溫度場等)、軸系動態(tài)特性分析、回轉(zhuǎn)精度信號測試與誤差分離技術(shù)等方面都有深入的研究。公司承接各類進(jìn)口電主軸及國產(chǎn)電主軸的維修,設(shè)備改造,各類主軸系統(tǒng)的參數(shù)檢測、性能評價和故障診斷以及提供主軸系統(tǒng)整體方案設(shè)計及主軸使用和維護(hù)技術(shù)咨詢等各類技術(shù)服務(wù)。
林總介紹公司的特色產(chǎn)品為液體懸浮電主軸,它具有回轉(zhuǎn)精度高、剛度高、精度壽命長、吸振性好等特點,主要用于高效率、高轉(zhuǎn)速、高精度數(shù)控加工裝備。公司的產(chǎn)品系列主要有:磨床電主軸系列,包括外圓磨電主軸系列、內(nèi)圓磨電主軸系列、平面磨電主軸系列以及立磨電主軸系列;滾動軸承電主軸系列,包括車床電主軸系列、特種電主軸系列;其他液體懸浮主軸產(chǎn)品,包括頭架系列產(chǎn)品、轉(zhuǎn)臺系列產(chǎn)品以及液體懸浮機(jī)械主軸系列。
超高速磨削電動機(jī)內(nèi)置式液體懸浮電主軸的設(shè)計難點主要有以下幾點:(1)電動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的難點,包括設(shè)計方法上的難點、兼顧高速和大功率的難點;(2)拖動系統(tǒng)設(shè)計的難點,包括機(jī)電耦合動力學(xué)分析方面的難點以及機(jī)理研究方面的難點;(3)軸承三維分析的難點,包括理論模型方面的難點和數(shù)值計算方法方面的難點;(4)高技術(shù)指標(biāo)的內(nèi)在矛盾,包括高轉(zhuǎn)速制約油膜高剛性、高轉(zhuǎn)速制約高精度、高速下電動機(jī)和軸承發(fā)熱降低油膜剛度、高轉(zhuǎn)速制約電動機(jī)和軸承的幾何尺寸、高速度制約高穩(wěn)定性。
解決的思路有很多,可以運用電動機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法:考慮逆變器特性的影響,建立高頻電動機(jī)電磁特性分析模型,研究電磁設(shè)計參數(shù)以及逆變器調(diào)制特性、供電頻率和輸出電流諧波對電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運行性能的影響規(guī)律;利用機(jī)電分析動力學(xué)方法建立逆變器—電動機(jī)—砂輪主軸—磨削載荷系統(tǒng)的機(jī)電耦合動力學(xué)模型;揭示逆變器特性、電動機(jī)特性、砂輪主軸機(jī)械特性和磨削載荷特性之間的物理作用機(jī)制,實現(xiàn)系統(tǒng)機(jī)電特性匹配優(yōu)化設(shè)計。
湖南海捷主軸科技有限公司總經(jīng)理林厚波
也可運用軸承設(shè)計方法,運用三維流暢分析解決思路:從N-S方程出發(fā),推導(dǎo)油膜軸承熱動力潤滑理論模型,研究高速油膜軸承的數(shù)值計算方法;研究揭示軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)對油膜速度場、壓力場和溫度場的影響規(guī)律及軸承熱動力潤滑機(jī)理;提出軸承速度特性、精度特性和承載特性實現(xiàn)綜合優(yōu)化的設(shè)計方法和設(shè)計準(zhǔn)則,實現(xiàn)液體動靜壓軸承溫升、流量、剛度和承載能力的精確設(shè)計。
此外,電主軸系統(tǒng)靜動力特性方面,可以建立軸承—主軸系統(tǒng)動力學(xué)模型,研究軸承承載特性和主軸回轉(zhuǎn)特性對系統(tǒng)動力學(xué)特性的影響規(guī)律,分析軸承位置與主軸結(jié)構(gòu)的匹配機(jī)制。測試方法方面,可以進(jìn)行動剛度加載與測試以及回轉(zhuǎn)精度測試及誤差分析。
Delcam公司總部位于英國伯明翰,起源于劍橋大學(xué)的研究項目,是世界上最大的專業(yè)化CAD/CAM軟件公司之一,在全球擁有超過30 000家的用戶。公司的研發(fā)在英國和美國同步進(jìn)行,是英國皇家創(chuàng)新企業(yè)獎?wù)碌墨@得者。公司在全球80多個國家擁有150多個服務(wù)機(jī)構(gòu),在中國大陸、中國臺灣、中國香港設(shè)有15家辦事機(jī)構(gòu)。
Delcam提供全面的CAD/CAM解決方案。Delcam CAD設(shè)計方面擁有:概念設(shè)計、工業(yè)造型、加工建模用的PowerSHAPE;鞋業(yè)CAD/CAM系統(tǒng)Crispin;藝術(shù)浮雕和珠寶設(shè)計系統(tǒng)ArtCAM Designer;牙科專業(yè)CAD設(shè)計Dental CAD。Delcam CAM制造方面擁有:2~5軸高速加工CAM系統(tǒng)PowerMILL;車銑復(fù)合、線切割CAM系統(tǒng)FeatureCAM;瑞士型車床、車削中心CAM系統(tǒng)PartMaker;立體藝術(shù)浮雕CAD/CAM系統(tǒng)ArtCAM;無縫集成Solidworks CAM軟件DFS;牙科專業(yè)CAM加工軟件Dentmill。Delcam檢測方面擁有:質(zhì)量檢測、在機(jī)檢測系統(tǒng)PowerINSPECT。Delcam協(xié)同方面擁有:系統(tǒng)合作管理系統(tǒng)Psteam;CAD數(shù)據(jù)接口模塊Exchange。
Delcam(中國)有限公司CAD產(chǎn)品經(jīng)理賀軍勝
賀經(jīng)理主要介紹了Delcam在概念設(shè)計方面的創(chuàng)新解決方案。不同于現(xiàn)實中真實的產(chǎn)品設(shè)計,概念產(chǎn)品的設(shè)計往往具有一定的超前性,它不考慮現(xiàn)有的生活水平、技術(shù)和材料,而是在設(shè)計師遇見能力所能達(dá)到的范圍來考慮人們未來的產(chǎn)品形態(tài),它是一種針對人們潛在需求的設(shè)計。
PowerSHAPE是概念設(shè)計的利器,提供了先進(jìn)的概念設(shè)計功能:先進(jìn)的逆向/正向造型工具,使客戶能快速將設(shè)計構(gòu)想轉(zhuǎn)換為三維模型;世界一流的曲面造型工具,使客戶能快速建構(gòu)任何曲面形體;靈活、直觀、簡便的曲面編輯工具,能輕松自如、隨心所欲地發(fā)揮出客戶的創(chuàng)造力;逼真的渲染結(jié)果,充分展現(xiàn)客戶的設(shè)計成果。PowerSHAPE還具有世界首創(chuàng)的三合一混合造型技術(shù)、獨特的摹仿變形全局編輯功能以及獨特的幾何特征設(shè)計功能。三合一混合造型技術(shù)(Tribrid Modelling)是指將實體、曲面和三角形造型整合于同一系統(tǒng),可減少多重系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送和轉(zhuǎn)換,使產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)流程更加流暢,該技術(shù)不僅允許操作者進(jìn)行多種方式的造型設(shè)計,同時允許幾種造型方式混合布爾運算,并可以輸入/輸出為STL格式,根據(jù)需要建立STL格式的模型庫。摹仿變形全局編輯(Morphing)允許設(shè)計師將一組實體、曲面、三角形網(wǎng)格變形為不同形狀,形體中的所有特征如圓倒角、裁剪、壁、筋和凸臺均保持不變,即使形體形狀已完全改變,該項技術(shù)的好處是:設(shè)計師可以輕松評估多種方案;為產(chǎn)品快速改型節(jié)省大量時間;增強(qiáng)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計能力。幾何設(shè)計(Embossing)是一種首先通過在平面上產(chǎn)生出模型特征,然后將特征包裹或投影到三維模型上產(chǎn)生出新的三維形體的造型方法,可快速在三維模型上設(shè)計生成復(fù)雜三維形體,該項技術(shù)的好處是:獨到的設(shè)計手段,無與倫比的創(chuàng)新方式;為企業(yè)及產(chǎn)品添加個性化、藝術(shù)化元素,有效提升產(chǎn)品附加值,讓產(chǎn)品在競爭中脫穎而出。
賀經(jīng)理還向與會聽眾介紹了逆向工程技術(shù),該項技術(shù)的優(yōu)勢為:智能化誤差分析;高效的點云處理能力;超強(qiáng)的三角形優(yōu)化和編輯能力;靈活多樣的構(gòu)造曲線能力和復(fù)雜曲面處理能力。此項技術(shù)可運用于日用消費品業(yè)、航空航天業(yè)、汽車行業(yè)、工模具行業(yè)、包裝行業(yè)、玩具行業(yè)、陶瓷潔具行業(yè)、制鞋行業(yè)等眾多行業(yè)。
演講最后,賀經(jīng)理還舉了幾個具體的例子來說明PowerSHAPE軟件的應(yīng)用:法國Devèze Design使用PowerSHAPE進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計取得眾多收獲,榮獲多項國際大賽設(shè)計獎;世界最大的客機(jī)空中客車A380的機(jī)艙內(nèi)飾原型是Delcam CAD/CAM 系統(tǒng)設(shè)計和制造,Delcam用戶 Bowes Design and Development 使用 Delcam軟件,僅用了不到 20 個星期就完成了 A380 的全部機(jī)艙內(nèi)飾的概念設(shè)計和內(nèi)飾件原型制造;LG 電子使用Delcam 三合一混合造型軟件Delcam PowerSHAPE和3D浮雕設(shè)計和加工系統(tǒng)Delcam ArtCAM設(shè)計了最新款時尚手機(jī) LG Waffle 的外殼,這是LG推出的第一款時尚手機(jī)。
作為本次論壇活動指定禮品贊助商的廣州數(shù)控設(shè)備有限公司,也帶來了其全新的RB/MD系列工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品資料為與會聽眾奉上。廣數(shù)工業(yè)機(jī)器人是廣州數(shù)控設(shè)備有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)、具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的最新產(chǎn)品。它采用國內(nèi)最先進(jìn)的GSK-RC機(jī)器人控制器,具有高穩(wěn)定性、長壽命、容易保養(yǎng)、超經(jīng)濟(jì)型等一系列領(lǐng)先優(yōu)勢。它還具有以下十大理想特性:可擴(kuò)展性、堅固耐用、操作簡單、高性價比、高效率、可靠性強(qiáng)、安全性能優(yōu)越、大工作空間、穩(wěn)定的高精度性能、專業(yè)熱忱的高質(zhì)量服務(wù)。這一“勤快的中國機(jī)器人”在會場中也同樣受到了不小的關(guān)注。
經(jīng)過前一個發(fā)展周期的爆發(fā)式增長,中國裝備制造的弊端逐漸顯現(xiàn)出來,產(chǎn)業(yè)大而不強(qiáng)、創(chuàng)新能力薄弱、基礎(chǔ)制造水平落后、低水平重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重、創(chuàng)新產(chǎn)品推廣應(yīng)用困難等等,這些問題都嚴(yán)重制約了我國機(jī)床產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。2012年年初,國務(wù)院印發(fā)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級規(guī)劃(2011—2015年)的有關(guān)文件,機(jī)床行業(yè)終走上了抑制簡單產(chǎn)能擴(kuò)張、加大以“攻高端、夯基礎(chǔ)”為主要取向的調(diào)整結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)型升級、創(chuàng)新設(shè)計的科學(xué)發(fā)展之路。這是一種令人欣喜和振奮的轉(zhuǎn)變,這意味著廣大行業(yè)同仁已經(jīng)開始慢慢摒棄粗放型的發(fā)展模式,開始以一種“趕超者”的姿態(tài),逐步向世界高端裝備制造大國靠攏。
作為機(jī)床行業(yè)內(nèi)創(chuàng)刊最早、影響力最大的期刊之一,《制造技術(shù)與機(jī)床》月刊也會持續(xù)關(guān)注創(chuàng)新制造領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容。論壇的帷幕已經(jīng)落下,但是國產(chǎn)裝備創(chuàng)新制造的征程才剛剛開始,希望此次論壇能起到拋磚引玉之用,對眾多企業(yè)的發(fā)展有所借鑒。