2002:发展趋势是高速加工中心替代自动线

高速加工是现代汽车制造业的一个重要题课，高速加工中心具有主轴转速和轴移动速度高，辅助时间短，加工精度高的特点。在国外，高速加工中心愈来愈多地被用来装备汽车工业，用高速加工中心替代自动线已是一种发展趋向，目前正在开发的国产高速加工中心与商品化尚有一段距离。所以，目前这些设备大多数还得依赖进口。国际金属加工商情顾问李如松先生就自动线、高速加工中心的发展趋势及应用，以及加入WTO对中国数控机床企业的影响发表了精辟的见解。

国际金属加工商情:李先生，过去您是从事组合 机床及自动线技术工作的，请您谈谈自动线技术的发展动向?

李：自动线是一种高效自动化设备，生产效率特别高。长期以来，它被广泛应用于中、大批生产领域，对汽车工业的发展作出了重要贡献。如年产汽车上千万辆的美国(1994年汽车产量达1540万辆)，1978年拥有的自动线就有6095条。当时的自动线只能加工单一品种的工件。激烈的市场竞争促使企业增加产品品种，进行多品种生产，这就要求加工设备具有一定的柔性。到了80年代初，由于数控系统可靠性有了很大提高，开始出现数控自动线，即柔性自动线，实现了由单一品种工件的加工向多品种加工的转变。这种柔性自动线所加工的几种工件在几何形状和加工工艺上必须要相同或高度相似，并且在自动线设计时这些工件应是确定的，因此，柔性自动线的柔性还是有限的。为进一步提高柔性，并保持自动线的高生产率，自动线将进一步模块化，通过计算机模拟使加工及控制模块按新的加工任务进行快速重新配置。但是，在这里应该指出的是，随着高速加工的兴起，自1993年以来相继出现由高速加工中心组成的柔性生产线进入了中、大批生产领域，成为自动线的竞争机种，就此结束了自动线在该生产领域中的垄断地位。

国际金属加工商情：您刚提到高速加工中心进入了中、大批量生产领域，自动线 有没有被柔性生产线替代的可能?

李：20多年来，像汽车工业这样典型大批量的生产领域，一个明显的发展趋向是品种逐渐增多，批量日益减少，多品种柔性生产越来越成为竞争的决定因素。设备的生产效率和柔性已成为选择设备的主要因素。由于高速加工中心组成的柔性生产线具有高的生产效率、高的加工柔性和能力柔性，它既能满足当前的加工任务，也能通过加工设备的调整或扩充来适应未来的加工任务，这种柔性生产线愈来愈多地被中、大批量生产企业所采用。用高速加工中心替代自动线已是一种发展趋向。像Mercedes Benz、Ford、Renault和GM等众多汽车厂都已采用高速加工中心来加工缸盖和变速箱体。按目前的技术水平，采用高速加工中心加工缸盖的最佳年产量可以达到(30～40)万件，加工变速箱体最佳年产量可以达到(40～45)万件。在1998年，Daimlerchrysler汽车厂只采用六台高速加工中心用来加工供几种型号发动机用的所有缸盖，每天可加工340件，年加工缸盖达到8.6万多台。

两年前，自动线与高速加工中心的市场销售比大致在2 ：1，自动线还是居多，但是，从数额看，高速加工中心已占到1/3，随着高速切削工艺的不断完善，它的使用领域将会不断扩大。

国际金属加工商情：高速加工中心有哪些特点?

李：与普通加工中心相比，高速 加工中心主要有三个特点：


高的主轴转速以及高的轴移动速度。目前，高速加工中心普遍是第二代产品，轴驱动采用了直线电机。主轴转速一般为(15000～24000)r/min，坐标轴的移动速度可达到(80～120)m/min。在高速加工时，可采用高的切削速度和进给速度，显著地缩短了基本时间，如铣深度为14.1mm的M6螺孔，只需1.2s，钻50mm深直径为10 mm的孔，仅需0.5s。

辅助时间短坐标轴加速度一般为(1～1.4)g，加上坐标移动轴采用材质轻型的框架结构，由此显著提高了坐标轴的移动速度。换刀装置普遍采用提取式机构，换刀时使得两次切削间的时间间隔一般不足5s。由此大大缩短了辅助时间。在高速加工中心的加工循环时间中，按统计基本时间一般占(30～50)%，辅助时间占到(50～70)%。

加工精度高由于采用电主轴和直线电机，机床没有中间传动元件，消除了中间传动误差。即使轴的移动速度很高，但主轴在整个坐标轴工作范围内的定位精度可达到5µm。高速加工，大大提高了加工中心的加工效率，从而使得柔性和生产率这两个互相矛盾的特征参数融合到了一起。


国际金属加工商情：在国外，高速加工中心愈来愈多地被用来装备汽车工业，我国国产高速加工中心开发应用情况如何?

李 ：目前正在开发的国产高速加工中心与商品化 尚有一段距离。即使是国产的柔性自动线，与发达国家的产品相比较，在技术水平上也存在一定的差距。所以，目前这些设备大多数还得依赖进口。在1998年，上海GM汽车厂是从德国Grob机床厂购置了32台高速加工中心(BZ500，BZ400)和一条自动线用于加工V6发动机的缸盖、变速箱体和凸轮轴。

国际金属加工商情：我国已被批准加入了WTO，国内市场将被进一步开放，更多的来自发达国家的机床产品将进入我国，市场竞争进一步加剧。我国的机床企业应如何面对这种局面?

李：我国加入WTO后，我国的机床工业将面临新的挑战。近10年来，我国每年要从国外进口大量机床，每年要花费10～20多亿美元。如去年，我国进口机床42756台，金额达12.52亿美元，其中加工中心2144台。今年上半年，进口的数控机床就达到8230台，金额6.23亿美元，进口的台数之多几乎为同期国产数控机床(9081台)的一半，后果是导致国内数控机床产销率的较大幅度下降。

加入WTO将使我国机床市场的竞争变得更加激烈，我国机床工业将承受更大的压力。面临加入WTO所带来的新挑战，我国的机床制造企业应进一步深化改革，企业家们应着力于管理和机制的创新，调动职工的积极性，以推动技术创新、生产变革和营销创新。我们殷切期望我国的组合机床行业及时吸收和应用世界上驱动和控制技术方面的最新成果，在技术创新上能有长足进步，开发出具有世界先进水平的高速加工中心，为我国汽车工业的发展做出贡献。