—從CIMT2015看柔性（xìng）加工單元及生產線（xiàn）的發展

  
      第（dì）十四屆中國國際（jì）機床展（CIMT2015）於2015年4月20-25日在北京新國際展覽中心隆重舉行（háng），吸引了國內外眾多機床（chuáng）工具廠商歡聚一堂，競相展示自己（jǐ）的優秀產品及技術成果，在會上熱誠服務觀眾積極尋求用戶，提供（gòng）詳盡產品信息和製造解（jiě）決方案，同時提高了企業知名度、為企業謀求生（shēng）存與發展空間。企業間（jiān）的（de）相互促進與發展同時伴隨著激烈的市場（chǎng）競爭，譜寫著曆屆展會永恒不變的主旋律。

      本屆展會主題“新（xīn）常（cháng）態，新發展”。主題明確，立意深遠。

      新常態。當前中國機床工（gōng）具行業受經濟大環境影響，出現（xiàn）了市場（chǎng）需求總量（liàng）下降、需求結構升級的顯著變化。國內機床製造業的總體水平已經提高，關鍵技術和應用在世界範圍內已經流通和推廣，產品（pǐn）性能差（chà）別已經減小，新興機床企業不斷崛起和湧入，加（jiā）劇了（le）機床（chuáng）的（de）全麵競爭（zhēng），企業必須貼合（hé）市場動向，主動出（chū）擊，尋求（qiú）新的發展。這就是行業（yè）目前（qián）乃至將來的（de）新常態（tài）。

      新發展。以（yǐ）德國工業4.0、中國製造2025、美國再工（gōng）業化為代表的產業創新正在加速，指導未來工業發展。高效、智（zhì）能、便捷是工業4.0產品的重（chóng）要特性；智能製造是中國（guó）製造（zào）2025規劃綱要的重要抓手。智能製造就是生產（chǎn）全周期從自動化升級成智能（néng）化，即擴展到“工廠+信息係統”替代人的控製、“生產線+傳感器”替代人的監（jiān）督、“精密加工裝備+算法”替代人的（de）技（jì）藝等，進而出（chū）現“智能工廠”、“無人工廠”。 機器（qì）人將會是智（zhì）能製造的切入點及變革基石，引發（fā）新（xīn）一代工業革命（mìng）。不斷加強（qiáng）機床產品的（de）高效率、高穩定性、高精度、綠色製造（zào），並與機器人、高速珩架等智能物流相融合是設備製造廠機床未來發展規劃（huá）的新路徑。

  
      機器人與機床融合（hé）的高柔性係（xì）統成為本屆展會的一大（dà）看點。

      一．柔性製造單元

     柔性製造單元（FMC）實際上是數控（kòng）加工中心（xīn）的擴展，一般是由加工中心和工業（yè）機器人各一台組成，並由後台計算機統一作（zuò）可（kě）編程控製,自動化程度高。次此展會，柔性製造單元可謂遍地開花，碩果累累，難分伯仲，在此隻作部分點評。

      1.走進台灣永進YCM展台，為我們展出的是一套自（zì）動（dòng）化加工單元（圖1）。該（gāi）單元主要由一台高性能立式（shì）加工（gōng）中心NCV-102A、一台FANUC 6軸（zhóu）關節工業機器人和一個並聯機械手臂探針式檢測平台組成。機器人位於立式加工中（zhōng）心正前方，檢測平台和物料平台擺在一側，四周圍起護（hù）欄，布局簡潔緊湊。但在這個不顯眼的小單元裏（lǐ），卻集成了高（gāo）度智能化功能，期間為我們演示的是類似法蘭盤壓蓋零件從毛坯到合（hé）格品的無人自動化生產過程。機器人在此次表演過程中是絕對主角（jiǎo）和明星，它所具備的（de）視覺辨別係（xì）統在此大顯神通（tōng），它可以（yǐ）找（zhǎo）出工件在坐標中的實際位置，計算得到和中心位（wèi）置的偏（piān）差，通過攜帶偏差調整抓取動作實現精確抓取。動作流程為：機器人從簡易供（gòng）料平台毛坯區識別並精準抓取待加工毛坯，機床自（zì）動門打（dǎ）開，機器（qì）人將毛坯（pī）在機床加工夾具上進行安（ān）放，夾具自動夾緊，自動（dòng）門關閉，第一道工序自動加工完（wán）成（chéng），自動門打開，夾具（jù）鬆開零件，機器人取下零件，在（zài）一個簡易平台上，可以實現（xiàn）自動翻轉零件，再次（cì）抓取放置到機（jī）床進行二次裝夾和加工，最後加（jiā）工工序完成，由機器（qì）人抓（zhuā）取送至檢測平台進行加工質量檢驗（yàn），對合格品和不合格品區分放（fàng）在對應供料平台上（圖2）。整個生產過程全自（zì）動、快速、高效，而工人隻需要做的是收（shōu）獲既得的“勝利品”。
  
  
 
                                 圖 1                                  
 

 
圖 2

      2.北京精雕集團，專業於鋁合金產品類的高速、精密加工，其（qí）產品性能（néng）深受業內好（hǎo）評和廣大（dà）用戶認可和喜愛。在這次展會上為我們展出了（le）適用於鋁合金產品的自動化加工單元（圖3）。由兩台JVDT600-A12S加（jiā）工中心和一台六軸機器人組成。JDVT600-A12S適用於電（diàn）子、五（wǔ）金類（lèi）產品的加工，在鑽、銑、攻絲、高（gāo）光等方麵具有獨特的（de）優勢，自動（dòng）化程度高，性（xìng）能強大：配置北京精雕自主（zhǔ）研發的（de）CRTM150-F3.5數控雙轉台可（kě）進行多麵定位加工和複（fù）雜五軸聯動銑削；采用精（jīng）雕JD50數控係統，配置接觸（chù）式測頭通過精雕在機測量技術可實現產品的（de）來料檢測（cè）和自適應補償加工（gōng）；配置激光對（duì）刀儀，可實（shí）現快速對刀和刀具自動補償；采（cǎi）用零點快換（huàn）裝置進行裝夾，實現產（chǎn）品的精確定位。采用德國（guó）KUKA高性（xìng）能6軸機器人進行自動上、下料（liào）工作，高效、可靠。該單元可以實現產品多道工序高效率、高質量自動化加工。圖4為該集團為我們展示的多係列機床加工製品，精美程（chéng）度讓人歎為觀止，“智”製（zhì）造業的發展讓產品製造發生質的飛躍。
  
  
 
                                圖 3                                
 
 
圖4

      3.青海一機。FMS800機器人柔（róu）性製造係統（tǒng）（圖5）：主要（yào）由兩台帶（dài）交換工位的HMC80臥式加（jiā）工中心（xīn），一台FANUC R2000IB/250F機（jī）器人及（jí）物料傳輸係統等組（zǔ）成（chéng）。機（jī）器人與機床（chuáng）結合，縮短機（jī）床非加（jiā）工時間，實現高生產節拍的要（yào）求，全自動化生產，有效（xiào）提高加工效率。

      4.齊重數控裝備（bèi）股（gǔ）份有限公司展（zhǎn）出的（de）SVT70/100XG-NC 柔（róu）性製造單元（圖6），以兩台數控立式車床為主，一台大懸臂六關節機器人（rén）（德國（guó）KUKA）完成工件的輸送和搬運，適用於轎車鐵輪轂、鋁輪轂（gū）的自動（dòng）化生產。
  
  
 
                             圖（tú） 5                                  
 

 
圖（tú）6

      二（èr）．柔性自（zì）動生產線

 
     柔性生產線是把多台可以調整（zhěng）的機床(多為專用機床)聯結起來，配以自動運送裝置組成的生產線，是（shì）一種技術複雜、高度自動化的（de）係統（tǒng），它將微電子學、計算機和係統（tǒng）工程等技術有機地結合起來，理想（xiǎng）和圓（yuán）滿地解決了機械（xiè）製造高自動化與高柔（róu）性化之間的（de）矛盾。

     1.大連機床集團有（yǒu）限（xiàn）責任公司，以（yǐ）“大智造、創（chuàng）精機”為目標（biāo）和己任，華麗登場，陣容強大，此次展出（chū）了多台套柔性生產線和自主品牌機器人（rén）產品，也顯示出該公司對大（dà）力發展智能製造（zào）的決心和強大技術實力。首次展出的（de）DZHX-002立式加工中心柔性生產線（圖7），由三台INGERSOLL 650高性能立（lì）式加工中心與兩台FANUC關節機器人（rén）等部分組成。機器人的組合方（fāng）式為一台固（gù）定地麵安裝，另一台安裝在桁架上，位於機床上方移動，充分利用（yòng）了地麵和上空（kōng）空間，結構緊湊，作業範圍寬、靈（líng）活多變。機（jī）器人具有（yǒu）視覺功能（néng），通過3D與2D視覺可對散堆（duī）零件的姿態進行辨識並正確抓取，自動裝卸和輸送工件。該生產線適用於小型板類、盤類零件的批量生產，可以大幅提高生產（chǎn）效率。同時出彩的（de）還有DZHX-001臥式加（jiā）工中心柔（róu）性生產線（圖8），取（qǔ）自於重慶長安汽（qì）車股份（fèn）有限公（gōng）司汽車發動機缸蓋生產線的一部分。主要由自主（zhǔ）製造的高速、高精臥式加工中心HDL-50及並聯桁架機械手組成。能夠實現多品種缸蓋的混流輪番生產，完（wán）成（chéng）汽車氣缸（gāng）發動（dòng）機蓋從毛坯到成品包括粗、精（jīng）加（jiā）工在內的全部加工內容，高精（jīng）度、高效率、高柔性、智能（néng）化與自動控製完美結合（hé）。年生產汽車發動機蓋可達20萬件，生產節拍≤1.2分鍾，工序能力指數CPK值（zhí）≥1.33，整體指標（biāo）達到國際先進水平。觀（guān）眾們仿佛置身於現（xiàn）代化工廠，感受著智（zhì）能生產的蓬勃氣息，暢（chàng）享生產力提升帶來的亢奮和喜悅。、
  
  
 
                                 圖 7                                  

  
 
圖8

      2.東風裝（zhuāng）備公（gōng）司設備製造廠，為我（wǒ）們展示了（le）其自主（zhǔ）設（shè）計研（yán）發的高端自動化裝備集成係統（圖9），該係統是由兩台DZ30、DZ40高速臥式加工中心（xīn）和一台DL500高速立（lì）式加工中心及一台ABB地軌機（jī）器人組成。其中DZ（高速臥（wò）式加工中心）、DL（高速立式加（jiā）工中心（xīn））係列產（chǎn）品，是該廠2014年推出（chū）的新（xīn）品，具有高速（主軸轉速12000rpm、快速進給50m/min、加速度10m/s²）、高效、高（gāo）精度、低耗能、結構緊湊、便（biàn）於維護的特點。整個係統以零故障、零報（bào）警的高可靠性能，吸引了眾多廠商（shāng）和觀眾（zhòng）。據（jù）了（le）解，東風裝（zhuāng）備公司設（shè）備製造廠機床業務目前主要為動力總成、汽（qì）車零部件、一般工業（yè）品等行業提供專用機床及（jí）自動線、柔性（xìng）加工設備及（jí）柔（róu）性加工線（xiàn）。其中柔性加工設（shè）備及（jí）柔性加工線已廣泛（fàn）用於東（dōng）本發動機、長安汽車、東本汽車、神龍汽車（chē）、東風商用車、江鈴汽車、東風乘用（yòng）車、東本零部件、東風（fēng）裕隆、東風日產、東風雷諾（nuò）、浙江（jiāng）新傑克縫紉機（jī）等（děng）項（xiàng）目。專用機床及自動線已廣泛用於濰柴動力、神龍汽車、東風商用車、長安汽車、玉柴機（jī）器（qì）、東風康明斯、東（dōng）風股份、中國重汽（qì）、上海大眾、雲內動力（lì）等項目（mù）。可（kě）見智能生產線在汽車等製造業（yè）的廣闊市場前景，是大勢所（suǒ）趨（qū）。

     3．北京第二機床有限公司。汽（qì）車曲軸加工柔性、敏捷、高效、精密（mì），自動化生產線（圖10）。榮（róng）獲2014年中國（guó）機械工業科學技術獎特等獎。主要組成：①LBR-370 數控車床，配有機器人接口，頂（dǐng）部自動門關合，通過DNC-C通信接口與桁架機械手和數控磨床對接（jiē），由計算機控製，實現曲軸（zhóu）零件的自動轉序加工和自動（dòng）化生產。②B2-K1018雙砂輪架隨動式數控曲軸磨床，采用先進的跟隨擺動式磨削連杆頸（jǐng）技術，通（tōng）過兩個砂輪架進給軸（X1、X2軸）與工（gōng）件回轉軸（C1、C2軸）聯動配合裝置實現全閉環控製（zhì），可（kě）以同時磨削曲軸兩個任意相位（wèi）連（lián）杆頸，也可以同（tóng）時磨削一個連杆頸和一個主軸頸或多個主軸（zhóu）頸。徹（chè）底解決傳（chuán）統（tǒng）偏心夾具式曲軸磨床加工柔性差、調整複雜等問題。③B2-6008曲軸砂帶拋光機，整機布局合理，整體防護，維護簡便，符（fú）合人機（jī）工（gōng）程要求。砂帶卷帶機（jī）構的走（zǒu）帶量可（kě）根據加工要求調整，加工過程可（kě）設置工件正、反向旋轉提高加工質量（liàng）。一（yī）個工作循環可以在原基礎上將表麵粗糙度等級提高一級。④采用北京（jīng）步（bù）奇自動化桁架機械手對工件進（jìn）行全程搬運、裝夾等自（zì）動化作業。生產線功能特點：①曲軸“多品種、大批量、高效率、低成本”的短流程工藝布局；②基於非圓磨（mó）削原理的雙砂輪架隨動式(切點跟蹤)磨削技術和六（liù）軸同步插補聯動磨削技術；③曲軸品種的（de）智能識（shí）別（bié）與敏捷換型；④連杆頸相（xiàng）位數字化自動（dòng）測量識別（bié）技術；⑤數控隨動式（切點跟蹤）磨削技術；⑥曲軸隨（suí）動同步切磨+縱磨技術；⑦機床幾何誤差及磨削圓度與尺寸誤差的智能補償；⑧智能化無編（biān）程專家係統及數據庫；⑨自動化物流、信息化管理（lǐ）。綜合技術達（dá）到同類技術國家先進水平，其中隨動式(切點跟（gēn）中)曲軸磨床達到同類產品國際領（lǐng）先水平，實現了曲軸非圓磨削成套裝備技術研發和應用的重大突破。
 

  
  
 
                           圖 9                                   

  
  
 
圖10

      4.山東威達（dá）。桁架機械手自動生產線（圖11）：由WMC600立式加工（gōng）中心、WMC320臥式加工中心、桁架機械手、自動化料倉（cāng）搬運中心組成。能夠實現自動（dòng）裝卸工件、自動交（jiāo）換刀具、刀具在線檢測、工件在線（xiàn）檢測的智能化生產線能夠實現箱體類零件的從毛坯到合格品的全自動無人化加工

  
      三．未來工廠
 
 
     “未來的工廠隻有兩個員工：一個人和一隻狗。人（rén）負責養狗。狗負責防止人碰到機器。”是美國組織顧問（wèn）Warren G.Bennis對未來工（gōng）廠的調（diào）侃預測卻一語驚人。

     機器人數字化工廠是真正意義（yì）上將機器人、智能設備和信息技術三者在製造業的完美結合，涵蓋了製造的生產、質量、物流（liú）等（děng）環節，主要解決工廠、車間和生產線以及（jí）產品的設計到（dào）製造實現（xiàn）的轉化過（guò）程，是智能製造的（de）典型代表。韓國現代威亞（yà）數（shù）控機床有（yǒu）限公（gōng）司展出的現代化（huà）智能工廠前（qián）景模型（圖12），展（zhǎn）現出強大實力和宏偉藍圖。
 
   
 
 
                           圖 11                                 

  
 
 
圖12

      四．工業機器（qì）人的（de）盛會，出彩中國“人”

     工業機器人是集機械、電子、控製、計算（suàn）機、傳感器及人工智能等多學科先進技術於一體的現代製造業重要的自動化裝備。智能機器人（rén）是將擁（yōng）有精確計算、關節運動、視覺識別、力矩傳感等諸多功能成為一體並應（yīng）用於工業領域的機器人（圖13）。目前，用於機（jī）床的機器人主要以6軸關節機器人及十字坐標桁架機械手為主，機床與機器人（rén）正開展著前所未有的緊密而廣泛的合作，吸引了眾（zhòng）多（duō）機器人製造商到會參展。德國KUKA、瑞士ABB、日（rì）本FANUC、意大利（lì）COMAU等國外（wài）知名製造商強勢登場，同時在展會上的各機床配套應用中占（zhàn）據了半（bàn）壁江（jiāng）山，成為為高端機床產品的標準。近年來，中國機器人（rén）應用和需求迅猛發展，全國各地機器人公司如雨後春筍，蓬勃發展。國內自（zì）主品牌機（jī）器人，在展會上大顯身手，代表為：廣州（zhōu）數控；華中數（shù）控；大連機床；大連光洋；浙江瑞宏機器（qì）人有限公司；STON金石機（jī）器人；南京（jīng）埃（āi）斯頓；寧夏巨能機器人等。其中寧夏巨能機器人自主研發（fā）、設計製造的中國第一條（tiáo）智能無線傳輸桁架機器人，讓（ràng）人印象深刻，解決了生產線過長造成的拖鏈安全（quán）、噪音、速度、及（jí）信號（hào）衰弱等問題，充（chōng）分利用了互聯網新技（jì）術，搶（qiǎng）得市（shì）場先機。現階段國內在高端（duān）機器人核心技術中的精（jīng）密減速機、驅動電機、控製器等更多依賴國外（wài）進（jìn）口（kǒu），仍受製於人，欲打破落後格局，仍需努（nǔ）力，但中國機器人傳承著中國人的勤勞（láo）、智慧、堅毅的傳統（tǒng），必（bì）將在不久將來趕超世界前（qián）列。

                                                                   圖13

   
      五．尾聲 

      工（gōng）業機器人與機床製造（zào）業相輔相成，它們組成的智能化柔性（xìng）加工單元和生產線，代表先進生產力，順應市場需（xū）求，是未來工（gōng）廠的重（chóng）要組成部分。工業化進程本身就是一個“機器（qì）代替人”的不可逆過程，工業機器人已經在製造業中承擔了“勞（láo）動者（zhě）”也就是（shì）“生產（chǎn）力”的角色，而生產（chǎn）力是人類社會發展的（de）最（zuì）終（zhōng）決定力量。機器換（huàn）人，智啟未來，讓我們一（yī）起展望明（míng）天！