今年我们的机床在国外获得了大奖,这是一个好事儿,五轴五联动专业名称叫高速双五轴龙门加工中心,目前世界上多个国家多个品牌已经能够完成最高达到24轴的数控加工中心,我们衡量一个产品的核心是功能而不是奖项,这个需要时间去验证。
为了能够更加直观的表述机床,我们拿电脑来举例,世界上有哪个国家的电脑公司能够说他可以独立的生产一台电脑呢?我们看配置的时候往往会是这个样子,中央处理器英特尔或者amd,主板华硕,内存金士顿,硬盘希捷,显卡英伟达,显示器三星,戴尔等等,时至今日你只要详细的翻看电脑的说明书就应该应该是这个样子。
20年前的中关村,基本上每家电脑店都在做着这样的组装业务,运行的系统只有Windows,另一个就是苹果电脑的整机出售,但是苹果的芯片也是采用了摩托罗拉或者IBM以及英特尔图形处理器,也就是GPU,既有摩托罗拉也有英特尔,显示器是三星,目前的国产京东方也作为补充供应商了。
就整体结构而言,机床生产安装的门槛比电脑生产的标准要高得多,机床属于生产加工性工具,首先要求精度高,生产效率高,稳定性强,安全易维护。
我们再看机床的构成,机床总共分为五大部分组成,第一部分是机床的本体,包括床身,立柱,工作台,主轴箱等等部件。
第二是数控系统,也就是机床的大脑,核心功能是接收处理加工工具,其实这一领域就已经是电脑了,而且还涉及到软件编程。
第三是驱动系统,也就是数控机床的动力衔接,数控系统与机床本体分为主轴驱动和并给驱动单元,直线导轨,滚珠丝杠轴承。
第四,检测与反馈装置,好比数控机床的感知神经,常见的有光栅尺,编码器,坐标定位仪,对刀仪可以实施补偿,
第五,辅助装置涵盖液压,气动,冷却,润滑,排泄等系统。
我们再说说这些产品都是哪些国家主导着全球的机床市场,生产一部数控机床,首先要对它的结构进行设计,然后搭建机床的基础框架,也就是床身,立柱,工作台,主轴箱等部件,材质多为高强度的铸铁或者钢材,以保证钢性和稳定性。传统方式生产的机床的床身大型铸件需要在露天放置6~18个月,甚至甚至可以达到数年,借助四季的温差让内应力缓慢释放,这种效果稳定,成本低,但是效率同样的低,无法工业化批量生产,现在的厂家基本上不会采取这种模式,现在的方法需要使用退火处理,将铸铁的床身加热到500~550度,然后缓慢冷却,然后震动30~50分钟,安装落地后还需要20天的静置,主要是消除内应力,让整机各部件的重生地基导轨滑块儿释放安装过程中的附加应力,而且还多搭配二次振动时效来提升效果。
我们再看看其他的零部件,加工工件的承载主要靠主轴,主轴呢主要靠轴承来控制精度,世界上的主流厂商采购的是德国的舍弗勒或者是瑞典的斯凯孚,另一个滚珠丝杠,将旋转运动转化为直线运动,是传动精度的核心,生产厂家主要有恩斯克以及thk或者黑田精工或者是德国的博世。平行齿轮一般会选择德国的纽卡特或者威腾斯坦以及前边所提到的日本企业。决定精度的检测装置就是光栅尺,世界上80%以上的厂家会采购海德汉,有部分厂家会选择组装的英国的雷尼绍。海德汉的光栅尺的刻度就是大名鼎鼎的阿斯麦光刻机进行的光刻工艺,而阿斯麦用的光学镜片又是德国的蔡司,来支撑工作台的刀架的直线运动,保障精度的直线导轨是日本的thk或者德国的博世,力士乐。在测量工件尺寸偏差、动态补偿、激光探针是英国的维尼绍或者是德国的蔡司。加工过程中刀具出现了偏差,对刀具自动测量的对刀仪是日本的发那科或者是英国的雷尼绍或者是德国的卓勒。工件进入加工环节后,对工件的三维检测,校准机床的三坐标测量仪也是德国的蔡司或者是美国的海克斯康。
加工过程中的刀具,机床厂家在测试阶段所使用的刀具基本上就是山特维客或者日本的三菱综合材料以及京瓷,为了确保精度也会对刀具的使用品牌进行进行指导。
加工过程中出现了温度异常,震动异常,负载等参数,各种各样的传感器基本上会选择德国的西门子或者日本的基恩士。另外伺服电机是机床上最核心的驱动装置,需要以上各种零配件以及编码器来实现闭环控制,达到微米级甚至更高精度的控制。
伺服电机主要是以日本的松下,三菱电机以及安川电机还有德国的西门子,还有博世力士乐,美国的科尔摩根为主要供应商。
核心操控系统plc应该叫可编程逻辑控制器,是1968年美国通用汽车率先使用的产品,目前世界上最先进的依然是德国的西门子,日本的三菱或者欧姆龙,美国的罗克韦尔。
以上就是机床生产全球分工的现状,都是在全球购,目前决定工业水平的分别是材料,化工,机床,芯片,软件,彼此之间深度嵌套。
我们国家是二战以后唯一一个没有牺牲主权而进入工业化的国家,目前各行各业已经具备了工业化基础,而且出现了局部零件,比如说太空探索的月背探索轨道交通,量子科技,特高压,海洋深潜,电磁技术,未来的人工智能国产企业还要看TikTok。
在国际上真真正正能够具有一席之地的科技制造型企业,能和国外进行对标的企业只有华为了,可以和三星三菱,GE,西门子进行一较高下,但是这样的企业向欧美国家拥有几十家上百家,全部加在一起有几千家,以上都是真实的情况,无论是遥遥领先还是自轻自贱都是错误的,真相大于一切,祝愿工业人周末愉快!