雅式網上雜誌 - CMJ 中國機械與金屬 2009年12月刊/2010年1月刊

2009年12月/ 2010年1月封面查詢編號：101 目錄第二十三卷第六期 ■ ISSN 1817-437X 10-12 前線 10 面臨新經濟形勢中國工具企業需夯實基礎，奮起直追 11月1日-2日於上海大學舉行的先進制造工藝與刀具技術研討會（詳見本刊“先進制造技術”欄目相關報道）期間，本刊專訪了與會演講嘉賓——中國機床工具工業協會工具分會秘書長沈壯行先生。在訪談中所探討的內容雖是聚焦工具行業，但相信對於金屬加工行業整體都不失其參考價值。 14-25 專題 14 觀EMO 2009 領略當今機床工業發展趨勢本刊名譽顧問編輯徐正平高工此前參觀了在意大利米蘭舉行的EMO 2009，他從專家視角記錄觀感，深入評析各家國際領先企業之創新展品。 20 自動鋪帶機在大型飛機制造中的應用復合材料作為飛機主結構用材的時代業已來臨，用於制造復材整體構件的自動鋪帶機（ATL）成為現代大型飛機制造的一種關鍵設備，並已成功獲得廣泛應用。 26-30 先進制造技術 26 刻不容緩：刀具加快步伐適應現代切削需求高速切削和干切削已發展成為現代切削加工技術的重要趨勢，有力推動着刀具材料和結構，以及刀具裝夾結構等先進切削技術的日新月異和推廣應用。 32-39 用戶行業探寶汽車專區 32 衝壓技術：在國內汽車制造中之應用現狀及其對機床工具的要求作為汽車制造最重要的工藝之一，衝壓技術在國內的發展取得了長足的進步。同時，為達到更好的效果，衝壓技術對設備等也提出了更高的要求，本文作者從用戶的角度對此作了簡明的分析。鐵路專區 34 西班牙機床工業：軌道交通制造展雄姿軌道交通製造業已經成為西班牙機床工業重要的目標用戶行業，而該國機床工具產品在世界主流的軌道交通生產商和輔助部件供應商的產品製造中，正發揮着不可或缺的重要作用。 38 大批量生產：高速列車車輪的整體加工如今在高速鐵路客運和貨運的技術方面，其安全規定之嚴幾乎等同於飛機。但在與安全相關的零件中，沒有哪個能夠像火車車輪那樣，具有如此巨大的在減少單件生產成本和加工工時方面的潛力。而釋放這一潛能的前提條件,是制造商擁有最適合的、高性能的機床。 39 精於铁路螺栓制造：LASCO螺栓熱壓機 40-44 汽車製造工藝裝備 40 切削加工系統工程在汽車制造中的應用汽車制造業中，切削加工的重要性和復雜性非常突出。近年來，汽車制造過程中切削加工的變化和發展尤為令人矚目，新工藝、新方法層出不窮。

2009年12月/ 2010年1月封面查詢編號：101 目錄第二十三卷第六期 ■ ISSN 1817-437X 46-48 經貿與市場 46 由騎兵聯想到高速鋼麻花鑽高速鋼麻花鑽是最為普遍的一種傳統孔加工刀具，在現代制造中仍佔有一席之地的它，正不可避免地逐漸淡出人們的視野。就像古老的騎兵兵種在科技裝備精良的現代戰爭中逐漸沒落一樣，留下的更多是其曾經席卷“沙場”盛極一時的回憶。 50-51 金屬切削成形及鑄造 50 關於鍛造展寬的計算公式探討鍛造展寬計算在工程實踐中的重要性無可否認。回顧近50年來國內外對這一計算模式的研究歷程，筆者指出了現行展寬計算公式的不足之處，並提出了新提案以及相關的深入研究。 52-56 模具行業專頁 52 微型模具加工技術隨着微納米科學技術的進步，產品不斷向微型化方向發展。特征尺寸為微米級的微機電系統應用越來越廣，進而推動了微細加工技術的快速發展。本文主要對目前各種微細加工技術作詳細的介紹，並對微細加工技術未來的發展方向進行展望。 58-64 特輯 58 先進測量技術：制造業前進的基礎保障先進測量技術在現代制造業的發展中起着不可或缺的重要作用。在本欄的專家講壇中，娓娓道來與數控機床技術革新息息相關的位置測量技術之全新發展及其趨勢。隨後的精品集錦，則展示了API、OGP、SEREIN等公司的最新測量產品與技術。同時為讀者奉上的還包括海克斯康、沈陽百格、FARO等公司的產品在航空航天、汽車等領域的應用案例。 65-76 展會透視 65 2009工博会回顧：金屬加工展和工業自動化展精彩紛呈 72 DMP 2009 見聞：新品爭奇鬥豔 74 杜塞爾多夫國際製造業技術和自動化技術展覽會明年二月上演 76 中國廣州國際工業自動化技術及裝備展覽會明年三月上演 /“CWEE2010上海風能展”明年四月登場 78-79 企業專訪 78 天准科技：融企業發展於中國制造業之提升中國制造業正處於由“大”到“強”發展的轉型期。作為產品質量的把關者，測量儀器是保証制造業變“強”的重要一環。北京天准科技有限公司總經理徐一華博士在接受《CMJ中國機械與金屬》記者採訪時表示，中國距离制造強國並不遙遠，參與其中是每一個中國制造企業的使命。 4 編者的話 6 市場信息 77 協會訊息 81 展覽會及會議預告 84 產品介紹 85 讀者反饋 86 廣告客戶索引

DEC 2009 / JAN 2010 Cover Enquiry Code: 101 CONTENTS VOL. 23 NO.6 ■ ISSN 1817-437X 10-12 Front Line 10 Tool enterprises in China keep pace with new market situations At the Advanced Manufacturing Technology & Tool Seminar held on November 1-2 (See relevant reports in “Advanced Manufacturing Technology” column of this issue), CMJ interviewed the special speaker Mr. Shen Zhuangxing, secretary-general of Tools Chapter of CMTBA (China Machine Tool and Tool Builders' Association). The interview focused on the tool industry, but relevant to the entire metalworking industry. 14-25 Special Focus 14 EMO 2009 presents innovative development of the machine tool industry Honorable editor of CMJ, Mr. Xu Zhengping, recently visited EMO 2009 in Milan, Italy. From the perspective of an industry expert, he analyzes the features of some innovative products exhibited at the show by leading enterprises around the world. 20 ATL and its applications in manufacturing large modern airplanes 26-30 Advanced Manufacturing Technology 26 An urgent task: Tools to speed up upgrading to meet modern cutting requirements 40-44 Auto & Parts Manufacturing 40 Application of cutting system engineering in auto manufacturing 46-48 Trade & Market 46 High-speed steel twist drill: The declining cavalry 32-39 Treasure Hunting in User's Industry Automotive Sector 32 Application of stampling technologies in China's automaker industry and its requirements on machine tools Railway Sector 34 Spanish machine tool industry: A giant player in rail transportation manufacturing 38 Production in large series: Complete machining of wheels for high speed trains 39 Hot forging of bolts – optimum quality on screw presses 50-51 Metal Cutting, Forming & Casting 50 Discussion about the computing formula of forging broadening 52-56 Die & Mould Focus 52 Die manufacturing micro machining technology 58-64 Special Supplement 58 Advanced measurement technology: Vital for development of manufacturing sector 65-76 Show Watcher 65 CIIF 2009 review: Shining MWCS and IAS 72 Debut products under spotlight of DMP 2009 74 METAV 2010 Preview 76 Recent shows: SIAF 2010 / CWEE2010 78-79 Enterprise Interview 78 TZTEK Technology: An innovative measuring power in the upgrade of China manufacturing sector 4 EDITOR'S NOTE 6 MARKET INFO 77 ASSOCIATION NEWS 81 COMING EVENTS 84 PRODUCT CORNER 85 READER FORUM 86 ADVERTISER'S INDEX

2009年12月 / 2010年1月編者的話 Editor's Note 在中國邁入“後危機時代”之際，中國機床工具行業又將面臨怎樣的新格局？今期前線欄刊出了本刊近日對中國機床工具工業協會工具分會秘書長沈壯行的專訪，沈先生指出：“經歷金融危機的洗禮之後，我國工具行業將面對一個國內、國際經濟發展的新格局，市場形勢和需求結構都將發生很大變化，不可能簡單地回到原來的發展軌道。” 沈先生並認為，上述觀點應是我們研究目前行業狀況時必須看到的關鍵點。中國工具企業的當務之急是要認清形勢，克服浮躁，夯實基礎，奮起直追。其實，雖然在本期前線欄訪談中所探討的內容是關於工具行業，我們仍相信這對於金屬加工行業整體都不失其重要參考價值。環顧全球業界，10月於意大利米蘭成功舉行的EMO Milano 2009展會無疑是“業界發展風向標”。雖然無法避免經濟危機對這一展會的影響，但各家國際領先企業仍“傲立寒風”、競相展示了各類前沿創新技術。本期專題欄目中，本刊名譽顧問編輯徐正平從專家視角記錄了參觀過該展會後的觀感，並對一些展出的技術作出深入評析。深度關注機床工具的用戶行業發展需求，是本刊的重要努力方向之一。本期專題文章闡述了自動鋪帶機在大型飛機製造的應用；汽車製造裝備欄文章概述了切削加工系統工程在汽車製造中的活用；模具行業專頁則聚焦微型模具加工技術之最新進展。而在用戶行業探寶一欄中，汽車專區聚焦衝壓技術在國內汽車製造中之應用現狀及其對機床工具的要求；軌道交通專區則介紹西班牙機床行業在這一用戶領域的攻略，以及德國領先供應商們的產品與技術。 Now that China has entered the post-financial crisis period, what is the new situation facing the Chinese machine tool industry? Front-line column attempts to find the answer through an exclusive interview with Mr. Shen Zhuangxing, secretary-general of Tools Chapter of CMTBA (China Machine Tool and Tool Builders’ Association), who points out that China's tool industry would experience a new economic environment with a changed market structure both at home and abroad. The industry would find it hard to adapt if it stays in the old developing mode. Mr. Shen believes the above are the key points to consider when analysing the current situation, while tool enterprises should build up a strong foundation for future success. Though the report focuses on the tool industry, the discussion applies to the entire machine tool industry. Held in last October, EMO Milano 2009 was widely regarded as the weather vane of the industry, with the world’s leading machine tool manufacturers exhibiting their cutting-edge technologies despite the global recession. The honorable editor of CMJ, Mr. Xu Zhengping, recently visited the fair. From the perspective of an industry expert, he analyzes the features of some innovative products exhibited at the show. The applications of machine tools in the user industries form an important part of CMJ's content. Special Focus column in this issue looks at the application of automatic tape-laying machine in the manufacturing of large modern airplanes. The Auto Parts Manufacturing column talks about the application of cutting system engineering in the auto industry. Besides, in the Treasure Hunting User's Industry column, topics discussed include the application of punching technology in China's auto industry and its requirements on machine tools; introduction of some equipments provided by the Spanish machine tool industry for railway manufacturing, as well as products and technologies from Germany. 出版：北京雅展展覽服務有限公司雅式出版有限公司 Publisher : Adsale Publishing Limited 地址：香港北角渣華道321號6樓 Address: 6th Floor, 321 Java Road, North Point, Hong Kong 電話 Tel: 852 2811 8897 傳真 Fax: 852 2516 5119 網址 Web-site: www.adsale.com.hk AdsaleCMJ.com 編輯部電郵 Editorial E-mail: cmj.caj.edit@adsale.com.hk 支持單位中華人民共和國對外貿易經濟合作部中國機械進出口總公司中國汽車工程學會 Supporters in PRC China National Machinery Import & Export Corporation, The Ministry of Foreign Trade and Economic Cooperation (Machimpex-CMC) 出版總監：周肖馨，彭龍龍 Publishing Directors: Annie Chu, Peng Long-long 總經理：周肖馨 General Manager: Annie Chu 高級執行編輯：李惠明 Senior Executive Editor: Naomi Lee 編輯：王浦蘭、段慶生 Editors: Kirsten Wang, Dennis Duan 助理編輯：楊小傑、滕振興 Assistant Editors: Jerry Yang, Jason Teng 顧問編輯：李開佛 Consulting Editor: Li Kai-fo 名譽顧問編輯：蔣震博士呂新榮博士徐正平高工 Honourable Editors:Dr Chiang Chen, Dr Lui Sun-wing, Mr. Xu Zheng-ping 特約編輯：邁克爾‧埃克塞爾，肯尼夫‧布魯克斯 Contributing Editors: Michael Excell, Kennneth J A Brookes 制作：黎慕玲 Production: Sonia Lai 市場推廣及廣告查詢：唐詠雅 Marketing & Advertising Enquiry: Janet Tong 香港/HK 電話Tel: 852 2516 3380 傳真Fax: 852 2516 5119 電子信函 E-mail: cmj.caj@adsale.com.hk 北京/Beijing 電話 Tel: 86 10 5129 3366 傳真 Fax:86 10 8460 2816 電郵 E-mail: info@bj.adsale.com.hk 上海/Shanghai 電話 Tel: 86 21 5187 9766 傳真 Fax: 86 21 6469 3665 電郵 E-mail: info@sh.adsale.com.hk 深圳/Shenzhen 電話 Tel:86 755 8232 6251 傳真 Fax:86 755 8232 6252 電郵 E-mail: info@sz.adsale.com.hk 新加坡/Singapore 電話 Tel: 65 6235 7996 傳真 Fax: 65 6235 6926 電郵 E-mail: info@sg.adsale.com.hk 承印：香港大一印刷有限公司 Printed by: Elite Printing (Hong Kong) Co., Ltd. 中國發行代理：中國圖書進出口深圳公司發行/索閱查詢－請參閱本期第72和73頁的免費廣告產品查詢/贈閱表 Circulation/Reader's Enquiry * please refer to Page 72 & 73 for Product Enquiry/complimentary Copy Form 版權所有‧不得翻印除特別聲明外，任何刊於書內的稿件的評論及意見並不代表本出版公司的立場 Copyright © 2009. All rights reserved. Reproduction in any form without permission is prohibited. The publisher is not responsible for statements or opinions expressed herein nor do such statements necessarily express the views of the publisher unless stated as such.

市場信息 MARKET INFO 裝備制造業振興規划細則年底全部出台工信部裝備工業司司長張相木近日在三季度工業經濟運行情況發布會上表示，《裝備制造業調整和振興規划》共有9項實施細則需要制定，目前已出台5項細則，還有4項實施細則將在年底前出台。已經出台的實施細則包括增值稅轉型、實施技術改造專項、農機具購置補貼、提高部分產品出口退稅率、調整進口關鍵零部件和原材料稅收優惠政策等5項政策。張相木表示，對已出台的政策措施，要密切跟蹤評估實施效果，及時調整和補充完善；同時，根據國內外經濟形勢變化和行業發展需要，及時加強儲備性政策的研究制定。張相木指出將加快推進企業兼並重組，盡快出台相關指導意見。同時，將盡快出台《首台（套）重大技術裝備認定和示範項目實施辦法》和《投資項目設備評估管理辦法》，為重大技術裝備發展和自主創新創造良好環境。 10月份中國金屬加工機床進口環比下降據海關最新統計，與今年9月相比，10月中國金屬加工機床進口呈現量價齊跌走勢，平均進口單價出現較大幅度下滑。10月份中國進口金屬加工機床4,954台，同比下降25.8%，環比下降5.5%；進口金額約為3.51億美元，同比下降50%，環比下降35.6%；平均進口單價約為70,898美元/台，同比下降32.5%，環比下降31.9%。今年前10月共進口金屬加工機床55,670台，同比降27.5%；金額約48.6億美元，同比降24.3%；平均進口單價87,337美元/台，同比增5.8%。山高刀具瑞典新工廠開業 11月10日，山高刀具在瑞典Fagersta舉行其壓制和燒結硬質合金刀片的新工廠開業典禮。山高刀具總裁兼CEO Kai Wärn、董事會主席Anders Ilstam和Västmanland州長Ingemar Skogö出席慶典儀式。圖: 山高瑞典新工廠開業剪彩嘉賓，從左至右：山高刀具CEO Kai Wärn、Västmanland州長Ingemar Skogö和山高刀具董事會主席Anders Ilstam。新工廠與現有的生產廠房直接相鄰，其設備和廠房投資總計約15億瑞典克朗（約合15億人民幣）。Kai Wärn強調：“這項投資應該被看成山高刀具長期承諾在金屬切削加工領域建立技術和質量領先地位的又一力証。雖然全球化的生產結構正變得愈加重要，但生產和研發之間的緊密結合對於像我們這樣的高附加值運營來說是至關重要的。Fagersta的工廠將繼續發揮高科技前沿的功能。” 博瑞達（東莞）貿易有限公司隆重開業 11月21日，於東莞市長安鎮長榮國際機械五金廣場商貿大廈，博瑞達（東莞）貿易有限公司舉行隆重的開業慶典活動。博瑞達（東莞）貿易有限公司是瑞士Bruderer AG公司在中國設立的又一銷售和服務中心。據其副總經理範宜達先生介紹，新公司總投入214萬元人民幣，佔地面積205平米，設立有維修車間，零部件儲藏室和產品展示廳。目前派新加坡工程師常駐東莞，提供技術支援並指導國內工程師。同時，公司將派遣國內工程師到新加坡或Bruderer瑞士接受最新衝床技術培訓。圖: 瑞士Bruderer AG公司執行總裁Andy Fischer表示，東莞是其最重要的市場之一。瑞士Bruderer AG公司是知名的衝床制造商，該公司自1972年與日本三井精機工業株式會社合作時起，便開始開拓亞洲市場。1996年，瑞士Bruderer AG在日本和新加坡建立了銷售和服務公司，並在隨後的5年內將其發展為能力中心。兩年前，博瑞達蘇州（機械）有限公司開業。瑞士Bruderer AG公司執行總裁Andy Fischer在慶典儀式上表示，博瑞達高精密衝床在亞洲地區的保有量約為1500台，其中僅中國就超過了700台。Bruderer AG的衝床設備主要應用於電子行業的各個領域，比如移動通信、消費電子、電腦等。汽車工業及其相關行業亦是一個非常重要的市場。

市場信息 MARKET INFO Andy Fischer說，東莞是Bruderer AG最重要的市場之一，在東莞設立銷售和服務公司，旨在幫助華南區客戶，並為其提供Bruderer高速衝床、原廠機械零部件和電器庫存，以及便捷、迅速的服務。北航–山特維克可樂滿戰略合作啟動 10月9日，北京航空航天大學–山特維克可樂滿戰略合作啟動儀式在北航舉行。圖: 北航唐曉青副校長（前排右）與山特維克可樂滿全球市場及業務執行副總裁Lennart Lindgren共同簽署戰略合作協議。啟動儀式上，北航副校长唐曉青與山特維克可樂滿全球市場及業務執行副總裁Lennart Lindgren共同簽署了戰略合作協議。Lennart Lindgren宣布將在北航機械工程及自動化學院設立山特維克可樂滿獎學金，旨在鼓勵那些以金屬加工行業作為自己專業的成勣優異的學生。山特維克可樂滿方面並在現場向北航機械工程及自動化學院高效數控加工技術研究中心贈送價值人民幣20多萬元的切削刀具用於科研、教學及實驗。儀式最後，雙方領導一起為共建的航空航天工業先進加工技術聯合實驗室揭牌。山特維克可樂滿大中華區總經理李貽善說：“我們與北航戰略合作伙伴關系的建立，將加強雙方在聯合科研與智慧育人的廣泛合作。合作不僅僅局限於刀具知識的教授領域，而是彼此間的資源整合，為中國航空航天事業培養更多優秀人才！” Walter集團近期熱點頻現 1. 收購萬耐特 9月25日，Walter集團在京宣布收購美國知名硬質合金刀具制造商—萬耐特（Valenite）。從2010年1月1日起，萬耐特將被整合進Walter集團。屆時，在NAFTA（北美自由貿易區）市場，全新的核心品牌Walter Valenite將繼續提供可轉位車刀片、鑽頭、銑刀和高技術含量的MODCO品牌非標刀具 (如復合運動刀具)。 “將萬耐特整合進來，會提升我們在北美市場的份額，這也將同時有助於瓦爾特鞏固和強化在全球汽車行業中的地位。”瓦爾特董事會主席Peter Witteczek強調說。據介紹，萬耐特會被整合到現有瓦爾特北美公司中，新公司將由瓦爾特北美公司總經理Muff Tanriverdi負責。瓦尔特方面表示，這次整合無論對於瓦爾特還是萬耐特的客戶而言，其利益都是多方面的：更寬產品範圍、簡便的採購流程、增強的行業競爭力，能夠獲得瓦爾特方面更強大的全球和本地服務等。 2. 聯合斯達拉格海科特舉辦風能技術交流會 10月22日，瓦爾特與斯達拉格海科特在北京共同舉辦“風能行業金屬加工解決方案”的技術交流會，三一電氣、阿爾斯通、優格爾、博世力士爾、維斯塔斯等業內知名企業代表與會。瓦爾特與精密機床供應商斯達拉格海科特無論是在中國還是在歐美都有豐富的成功合作經曆，在風能行業的金屬加工經驗豐富。此次會議上，雙方的專家對於風電行業的金屬加工方案都展示了各自的優勢產品。瓦爾特此次不僅展示了新的銀虎刀片和系列新品，同時也介紹了幾款來自於萬耐特的經典運動刀具系列。而斯特拉格海科特的外國專家也向到會的觀眾介紹了全系列的精密機床，並着重介紹適用於風能行業的HEC1600P。聖戈班磨料磨具任命亞洲區新副總裁全球最大的磨料磨具產品制造商聖戈班磨料磨具近日進行了人事調整和全新任命。自2009年9月1日起，Mr. Gonzague De Pirey（畢澤楷）接替張忠先生為聖戈班磨料磨具副總裁，負責亞洲區業務。此前，Mr. Gonzague De Pirey在聖戈班集團擔任集團計划副總裁職務。張忠先生被任命為聖戈班集團高功能材料全球業務拓展副總裁。■ 圖: 圣戈班磨料磨具最新任命的亞洲區副總裁Gonzague De Pirey 請登錄AdsaleCMJ.com，瀏覽更豐富的最新市場、技術信息。

前線 FRONT - LINE 面臨新經濟形勢中國工具企業需夯實基礎奮起直追 —專訪中國機床工具工業協會工具分會秘書長沈壯行 Tool enterprises in China keep pace with new market situations 柯蘭 11月1日-2日於上海大學舉行的先進制造工藝與刀具技術研討會（詳見本刊“先進制造技術”欄目相關報道）期間，本刊專訪了與會演講嘉賓——中國機床工具工業協會工具分會秘書長沈壯行先生。在訪談中所探討的內容雖是聚焦工具行業，但相信對於金屬加工行業整體都不失其參考價值。 At the Advanced Manufacturing Technology & Tool Seminar held on November 1-2 (See relevant reports in“Advanced Manufacturing Technology”column of this issue),CMJ interviewed the special speaker Mr. Shen Zhuangxing, secretary-general of Tools Chapter of CMTBA (China Machine Tool and Tool Builders’Association).The interview focused on the tool industry, but relevant to the entire metalworking industry. 面臨經濟新形勢：機遇很好但挑戰更嚴峻 CMJ：沈秘書長好！近期在和您的幾次接觸中，注意到您比較強調當前我國工具行業面臨的挑戰。大家都看到，目前包括汽車、航空航天、新能源等產業的發展都為工具企業提供了良好發展機遇，但同時，挑戰也不少。沈秘書長：機遇當然很好，但是國產工具企業靠什么進入這些巿場？我擔心國內企業的技術儲備並不是很充足。事實上在上述新興產業領域，國產刀具的巿場佔有率僅20%左右，可以說形勢相當嚴峻，挑戰無處不在，而且，留給我們的趕超時間並不多。現代制造業的發展趨勢是更輕、更強、更快、更省。這就對工具工業提出了一系列新課題，包括新型合成材料高速加工、鋁合金高速加工、鈦合金高效加工、高性能蠕墨鑄鐵高速加工等。在此方面，我們的國外同行則有較充分的積累。比如大飛機上馬，我們的刀具要能拿到訂單就得有“金剛鑽”—現在飛機制造中很多毛坯都是進口材料，有時為獲得更完美的整體剛性，需要從整一塊鋁板型材里銑削掉90%以上的材料來成形，這對於加工無疑是很具挑戰性的，如果加工過程中因刀具穩定性和可靠性的欠缺而出現問題，可就不是開玩笑的了。圖: 本刊專訪中國機床工具工業協會工具分會秘書長沈壯行先生 CMJ：您的意思是，雖然我國工具行業近年來取得了長足進步，但絕不能盲目高估目前的發展水平。如要實現新一輪發展，必須經得起“真刀實槍”的挑戰，要走的路還很長。沈秘書長：現實中常看到的是，國家一說要振興哪個行業，大家就一哄而上，爭新項目，上新產品。結果，新產品出了一批，基礎技術沒人管，整體水平提高緩慢。這樣的教訓有不少。機遇很大，挑戰更大，我認為關鍵還是在於掌握基礎技術。工具企業必須將先進材料、先進塗層、先進數字化制造技術和裝備掌握在手，這才是提高國產刀具巿場佔有率的必由之路。否則，將永遠沒有自主發展能力，必將在激烈競爭中處於劣勢。為什么說掌握關鍵技術很重

前線 FRONT – LINE 要？現代高效刀具的基礎技術主要有三大部分：高水平的現代刀具材料；高水平的現代塗層技術和裝備；高水平的刀具專用數字化設計、制造技術和裝備。而這三大部分的高端技術，包括原材料、技術、設計、工藝和裝備，我們主要還是依靠引進。而一旦離開了這些“洋拐棍”，高端產品就制造不出來。 CMJ：為什么我們的工具產品做不過國際領先水平？在您看來，就是基礎沒有夯實？沈秘書長：確切地說，主要還是缺乏基礎應用技術的數據作指導。比如怎樣讓靶材按要求塗到刀具上並確保塗層質量，這正是將物理學、化學、金屬學理論“恰到好處”地運用到特定的工具行業中來，這是有難度的。這往往需要將生產工藝分解成很具體的環節，比如在實驗模型里我們可以設置各種傳感器，多方位測試工藝過程中各種參數的變化及其對結果的影響，再對這些大量採集的數據進行分析、得出結論，指導生產。一個項目可能要做3年、5年甚至更長時間，以前我們一些研究所里的老專家們一輩子就是這樣做的。科學研究有一定的大方向，但也有一定的偶然性，所以有比較大的風險。我希望能夠有更多的中國的大學—不僅是上海大學、上海交通大學、山東大學和航空航天大學，還有更多優秀的大學的研究機構，能夠“耐得住寂寞”，在工具基礎技術方面多做工作，助推我國工具企業整體技術水平的提升。產學研用結合：扎實推進大有所為 CMJ：正如這次研討會，以及期間揭牌的上海先進制造工藝與刀具產業發展研究中心（籌），上海大學正是意在打造這樣一個以大學為中心的、服務於企業和行業發展的“產學研用”平台。沈秘書長：是的，大學在這方面大有可為。看海外的經驗，美國波音公司作為全世界飛機制造技術的龍頭企業，其擁有自己的研究所，但是該公司為發展新一代787客機的制造技術，還特別聯合英國Sheffield大學投資並參與共建了一個全毬性的先進制造技術研究中心（AMRC）。當然，參與這個項目的還有其他著名跨國企業，但波音方面投資最多。為什么要提這個？我想表達的是，美國波音的技術水平遠遠超過我國，但他們在發展新項目時，還是非常注重以基礎應用數據為指導。AMRC的參與人員包括波音的主要供應商—材料、機床、工具等制造商，波音方面將生產開發中遇到的制造技術難題進行發布，而在AMRC的支持下，幫助並促成該中心下的其他成員（主要是供應商，包括工具企業）針對這些難題進行研究攻關—這是一舉兩得：既解決了主機廠的發展需要，也帶領了配套廠的共同發展。據我了解，在發達國家制造業的各個領域，如汽車、航空航天、通用機械等，由龍頭企業掛帥，以大學的研究所為基地，聯合全球相關供應商，共同發展先進制造技術的做法，已經成為常態。這種合作模式是值得我們借鑒的。而現如今由上海大學這樣一個有專業特色的高校出面，召集眾多業內專家一起，構建這樣的產學研用平台，我認為是開了一個很好的頭。 CMJ：是的，今天我在研討會現場採訪到另外幾位專家，包括於啟勛教授、趙炳楨教授和高翔教授—他們同時也正是上海大學先進工藝與刀具技術研究所技術委員會的骨干成員。三位專家幾乎都“異口同聲”表示，構建一個產學研用、合作共贏的實質性的平台，真正服務於將我國建設成制造強國的實踐，一直以來都是我國老一代工具行業人士的願望。圖: 11月1日，沈壯行先生在2009先進製造工藝與刀具技術研討會上作題為“新形勢下工具行業面臨的挑戰和機遇”的演講沈秘書長：上海大學的這一舉措非常及時，特別是在當前的新形勢之下。在經曆這次金融危機之後，我們工具行業將要面對的是一個國內、國際經濟發展的新格局，巿場形勢和需求結構都將發生很大變化，不可能簡單地回到原來的發展軌道了—這是我們研究當前形勢必須看到的關鍵點、出發點。而我國工具企業正處在戰略調整的關頭，這種調整方向就是要從為中低端制造業服務為主轉向為現代制造業服務為主。這意味着企業的整體水平，從軟件到硬件都必須有一個全面的提升。也就是說，工具企業不僅僅是對出廠的具體刀具質量負責，也要對用戶的使用效果負責，為用戶“降低成本，提高工效”出謀划策，提供全方位服務，直到解決問題為止。要成功達到這一目標，還是要繞回到我們前面的話題：必須從打好基礎入手，扎實推進。如果說，上海大學先進工藝與刀具

前線 FRONT – LINE 技術研究所致力研究的這些課題出了成果、達成實際應用效果，就為這個產學研用平台的發展提供了強有力的後續支撐。 CMJ：是的，今天高翔教授（原成都工具研究所所長，曾任中國刀協副理事長）也跟我說，高校要切實發揮好為行業前期技術開發提供有力支撐的作用，而工廠也很願意採用這個成果，並通過這些成果實現其技術進步，才能說真正達到了目的。相信此後，上海大學研究所在串聯、組織、溝通方面有很多事情要做。沈秘書長：我衷心寄望上海大學能夠做出特色，成為工具使用部門和供應商的橋梁—當然，中介和橋梁的作用肯定是需要的，但僅僅是起到橋梁作用還不夠，我同時也很期待他們能在基礎性研究上有所造詣。我注意到今天在王永國博士（上海大學先進工藝與刀具技術研究所發起人）的報告中，也提到日後工作中一些具體的基礎研究課題。如果大家深感上海大學有能力團結一批專家、沉下心來研究解決實際問題，企業就一定會圍繞在你的周圍。比如，隨着汽車廠材料的輕量化，新材料的可加工性怎么樣？由此帶來的加工難題怎樣解決，如果你是權威的話，主機廠、工具廠都會視你為權威，爭相應用你的研究成果。 CMJ：說到研發新產品，企業和大學在聯合開發的過程中可以各自發揮自身優勢，深入整合資源，讓這一過程走得更順暢。沈秘書長：各有所長，各司其職。廠商的研發基地比起大學來，總歸在裝備、研發能力方面還是有所不足。比如上海交通大學下設的重點工程實驗室，他們在裝備投資方面相對而言就很有優勢。但企業自然也不會沒事可做，比如開發新產品，企業和大學都要下工夫，但是創新的層次是不一樣的。我們前面提到基礎應用技術數據的積累，可能讓企業去做並不是很現實，這正是大學可以發揮自身優勢的所在，工具廠則為大學提供檢驗的現場—將大學獲得的初步成果通過實踐的檢驗不斷完善，形成生產力。這樣一來，依靠大學的應用研究成果，工具制造商能夠有效地加速產品開發過程。反過來說，如果大學沒有研發目標，沒有來自工具廠的實際需求，實驗和研究也就成了空對空的東西，何談將研究成果轉化為生產力？我認為，產學研的核心仍然還是大學的研究機構。因為研究工作要經曆漫長且艱難的道路，不是短期內就能見效的，如果什么都以企業為主體，搞不好不但解決不了問題，反而助長了浮躁之風。同時，工具使用部門則擔負起拉動需求的任務，這樣各方都找准了各自的位置。中國企業：千里之行始於足下 CMJ：您提到工具使用部門的“拉動需求”，據我了解，有一些國外合資的汽車企業，其在中國的生產線上的刀具，是早已被總部指定的。中國企業生產的刀具得不到施展的機會，光是“紙上談兵”可靠性、穩定性的提高，豈不是“前途渺茫”？沈秘書長：是有這樣的情況。如果加工工藝的選用權不在國人手里，確實對國產工具的生存發展不利。不管怎樣的環境，着實提高自身實力是硬道理。同時我們在和海外企業競爭的過程中，也可以學到不少東西，這能進一步鞭策我們前進。比如山高、瑪帕等等這些國際性工具企業，他們也相繼在中國設立研發中心，服務於這一巿場。刀具里面的很多技術，其實很難說嚴格意義上的專利，因為有時候不可避免地、專有技術和其自身產品的推廣時會有一定矛盾。比如山特維克可樂滿的Capto專利，現在變成國際標准，肯納的KM系統專有技術也同樣。反過來，對於這些國際性企業來說，如果在中國遭遇的是一點抵抗力都沒有的中國工具行業，也沒有意思，他自身就很難進步嘛。從發達國家由傳統工具工業發展到現代工具工業的經驗來看，其中最關鍵、最本質的變化就是工具企業從單純的賣刀具轉變為提供“整體解決方案”。所以，衡量一個現代化工具企業的實力，不僅僅要看它是否有能力制造高水平的現代高效刀具，更要看它是否具備為制造業提高勞動生產率，提供“整體解決方案”的綜合能力。用這個標准來衡量，國內工具企業和發達國家的先進水平差距還是比較大的。但只要我們努力下功夫，前途是光明的。因為我國制造業的發展已經使中國成為全球最大的工具市場，而需求是推動發展的根本動力。所以我還想補充一下，建設產學研用的研究開發平台，還有一個關鍵因素是制造業龍頭企業的作為。希望我們行業的龍頭企業也能牽頭，就像前面提到的美國波音公司創立AMRC那樣，為行業整體發展貢獻自己的力量。同時在這一發展過程中非常重要的一環是，不懈地爭取機會讓國產工具產品得到更廣泛的使用，這樣，我們行業未來的健康發展值得期待。 ■

專題 SPECIAL FOCUS 觀EMO 2009 領略當今機床工業發展趨勢 EMO 2009 presents innovative development of the machine tool industry 徐正平本刊名譽顧問編輯徐正平高工此前參觀了在意大利米蘭舉行的EMO 2009，他從專家視角記錄觀感，深入評析各家國際領先企業之創新展品。 Honorable editor of CMJ, Mr. Xu Zhengping, recently visited EMO 2009 in Milan, Italy. From the perspective of an industry expert, he analyzes the features of some innovative products exhibited at the show by leading enterprises around the world. EMO 2009一瞥 2009年歐洲國際機床展覽會（EMO）於10月5日至10日在意大利米蘭巿西北20公里的派洛（PERO）展覽中心舉行。來自39個國家和地區的1,400家展商參展（其中65%的展商是意大利境外企業），總計展出面積約10萬平方米，展出了各類機床設備5,500多台。據主辦方統計，為期6天的展會，共有12.4萬人次到場參觀。觀眾分別來自99個國家和地區、而來自意大利境外的觀眾人數佔到總參觀人數的41%。來自德國的觀眾人數最多，佔總人數的12.8%，其次為美國、捷克、芬蘭、法國、日本、印度、波蘭、俄羅斯和瑞士。亞洲經營者的參與令人印象深刻，佔展會到場總人數的19.4%。圖1 EMO 2009現場外景建成不久的意大利派洛展覽中心是目前歐洲最大的展覽場所，EMO機床展是首次在此舉行。展館建築寬敞明亮，均採用鋼架預制件，故看上去新穎大氣的同時結構亦盡顯簡潔大方。11個展館相對較為集中，不像漢諾威展館那樣分散，要靠巴士代步。這次展覽會是在國際金融風暴背景下舉行的，經濟危機對展會的影響隨處可見，譬如展出日期從8天壓縮至6天，面積也比上屆壓縮了一半，觀眾人數比預期的20萬人次也減了不少，世界上最著名的一些刀具制造商居然會缺席這次展覽會，甚至有些歐洲機床名牌廠商，僅將他們意大利分廠的產品拉出來展覽。中國大陸展團共有84家參展商，其中數大連機床的規模最大，展台面積達550㎡。而崛起中的星火機床近年來已儼然成為海外展會的常客（如圖2），此外，魯南機床、北京勁雕、上海工具廠等公司的展台亦相當醒目。中國台灣則有104家參展，展品以配套件居多。圖2 星火機床展台雖然總體來講經濟形勢嚴峻，但是DMG公司在展覽會上依然顯得頗為強勢，其展台位於4號館入口位置，觀眾絡繹不絕、洽談十分火爆，給人普遍感覺是此處人氣最旺（圖3）。究其原因，一方面是展出面積相當大，達1,554平方米；其二是展品數量多，有30餘台高科技機床

專題 SPECIAL FOCUS 吸引着觀眾和客戶的眼球，其中更有7台機型為全球首次亮相。可以說，應用了大量創新性軟件模塊和現代控制技術的新穎數控機床，再次凸顯了DMG在世界金屬切削機床巿場上的領先地位。圖3 DMG展台展品的幾大特色事實上，盡管巿場形勢低迷，但許多機床巨頭們所投入的研發資金仍然不減，致力於技術創新的勢頭也是一路高歌。也正得益於這些仁人志士們的堅韌不拔，方使得本次展示中呈現的創新技術成果累累。 1. 大型機床精彩紛呈眾所周知，機床總是朝着高速、高效、高精度的方向發展。然而目前在包含了上述要素的基礎上更有極端制造、復合加工等創新成果問世，這也就構成了展會上一道道亮麗的風景線。所謂極端制造，就是大型、超大型以及微型、超精密型的工作母機制造。意大利機床界擅長制造大型設備，故展會上的大型、超大型機床屢見不鮮，JOBS、PAMA、INNSE、MACOF以及FPT等意大利公司都亮出了自已的大型五面體加工中心、數控落地鏜銑床等，而捷克的TOS、西班牙的SORALUCE等也展示了自己的同類型大型設備，這些重型裝備當屬中國機床採購團們所關注的重點之一。意大利INNSE公司介紹了其高端產品ATLAS 3RP（圖4），這是由兩台數控龍門銑加上五個交換工作台組成的工作單元。工作台面積為5×10m，龍門寬度5.2m，台面承重100t，台面自重50t。它能夠在不拆卸工件的情況下，由抽屜式運輸小車轉入另一台龍門銑上繼續加工，從而令得機床的加工效率大幅提高。圖4 INNSE 3RP INNSE展示的另一台能承重350t的核電轉子槽銑床，其直徑為φ3,240mm，加工長度12,500mm，堪稱巨無霸。意大利PAMA公司的落地鏜銑床Speedram 4000（圖5），是此次展會上最大的一台機床，該機床鏜桿直徑φ200mm，主軸功率100kW，錐度ISO60，其行程縱向X=15,000mm，垂向行程Y=6,500mm，橫向滑枕行程Z=1,600mm，而鏜桿伸出W=1,400mm。該機床配有100t的回轉工作台，其表面尺寸4,000×4,000mm，刀庫容量120把。機床還可選配功率為50kW的五軸NC銑頭和接長銑頭，故特別適合高精度大型箱體、內燃機以及復雜模具的加工。這台機床的結構設計有其獨到之處，其主軸箱方滑枕採用對稱結構，方滑枕四面在安裝於全封閉式主軸箱內部的靜壓板上移動。主軸電機和齒輪箱獨立安裝在機床外部，以方便調試和快速維護。而齒輪箱內的傳動鏈均經過硬化和精磨處理，每個齒輪箱和相關的軸承都配有不同的控溫潤滑油輸送量，從而達到潤滑優化和穩定溫度的效果。而後，這些潤滑油還會輸送到主軸箱內部，用於主軸冷卻。圖5 PAMA在EMO 2009上的展台值得一提的是，這款Speedram 4000機床的液體冷卻系統能根據環境溫度而變化，使其保持恆溫，從而確保機床結構不會因溫度變化而變形。它的靜壓支撐系統具有較小的靜壓油油膜厚度，這也成為機床的一大特色。該機床的另一項專利，是連續控制主軸和滑枕熱延縮並由CNC進行實時補償的系統，從而保証機床在任何條件下都能達到最高精度。又一創新設計是主軸箱的機械重錘平衡，在主軸箱的前端裝有一只液壓油缸，而主軸箱後端則用鋼絲繩吊重錘，方滑枕前後伸縮以及切削後受力所產生的撓度，由數控來調整油缸張力，以保証動態切削精度。我們知道，五面體加工中心有一項關鍵技術就是自動換頭。這次DST公司展出的MECOF五面體加工中心（圖6），其換頭方式與眾不同。這台五面體是配有兩軸銑頭加回轉工作台實現

專題 SPECIAL FOCUS 的，它的Y向運動靠動柱與滑枕伸出完成。在機床左側，設有一個立式多層銑頭庫，機床通過X、Z兩軸運動，將滑枕伸至櫃子的空格內，松開鎖緊裝置將銑頭放入其內；隨後滑枕退出，到另一層尋找下一工步所需銑頭並將其裝上。這種設計較一般龍門五面體換頭相比，可省掉換頭小車，動作也較為簡單。圖6 MECOF五面體加工中心的換頭方式可圈可點 2. 多軸聯動又有創新多軸聯動機床是觀眾們所關注的另一重點，DMG在EMO展上亮相的一款DMF 260-11 linear（圖7）是該公司在全球首發的五聯動加工中心，這台動柱式加工中心由於採用了滑枕結構，使得加工空間有了極大的提升。Y軸行程達到了1,100 mm，而Z軸行程達到900 mm。它的銑頭有B、C兩聯動回轉動能，再加上3根直線軸運動就是五軸聯動了。新一代的DMG動柱式加工中心可以讓用戶選擇安裝長距離X軸的直線電機。憑借其高速響應能力，使進給速度提升了一倍，使得快進速度高達80 m/min。圖7 DMF 260-11 linear 德國哈默（HERMLE）公司的五軸加工中心在現場演示了齒輪加工，包括銑直齒、斜齒、錐齒、弧齒以及銑鏈輪等（圖8），而加工螺旋傘齒輪的演示顯然引起了觀眾的很大興趣，因為這種加工除了匹配刀具與轉台聯動之外，軟件編程也相當復雜。據悉，目前中國國內航空與汽車行業的幾家企業已與哈默北京辦事處聯絡，洽購此類機床。圖8 HERMLE公司的五軸加工中心在現場加工螺旋傘齒輪德國哈默堪稱五軸聯動的專家，該公司的銷售總裁Michael Bisser先生和筆者就五軸加工中心的設計理念也聊了不少。他說道，目前工作台採用搖籃式結構的加工中心已經成為全球中小型五軸機床的主流結構設計，而隨着技術研發的日趨完善和成熟，搖籃式機床的加工範圍和加工能力都有了很大提高，目前就哈默的搖籃式機床而言，能夠加工重達2t、直徑達1,300mm工件，可最大程度地利用行程空間。此外，Bisser先生還強調了機床的幾何精度是一個很重要的核心問題。因為一般情況下，客戶較重視機床的定位精度和重復定位精度，但往往會忽略了機床結構設計和幾何精度。而在哈默看來，結構設計乃機床核心所在，機床結構及機床幾何精度決定了該機床的核心品質。由於哈默在研發C系列機床的結構上從理論到實踐上都下了大功夫，故而機床的幾何精度非常高。也正因為機床的結構穩定，其定位精度與重復精度均能保持在μ級，機床定位精度實測值可以維持在３μ以下（根據VDI/DGQ 3441標准檢測），簡直能與坐標鏜床相媲美。 3. 復合加工日臻完善復合機床在展會上的亮相品種可謂應有盡有，車銑、車磨、車銑再加上激光等，令人目不暇接。日本MAZAK機床是第一個喊出“DONE IN ONE”口號的先驅者，他們准備在下個年代初，將多工藝復合的“未來機床”面世，屆時我們可看到不僅是車、銑、磨、切齒等工藝的綜合，亦能看到激光技術被融入其中。復合加工的另一特色是多工序六面體復合加工。也就是說，如果一個物體六個面，底面為裝夾面，那么機床經過自動兩次裝夾就能將零件的六個面全部加工下來。瑞士寶美技術(BUMOTEC)公司(圖9)和威力銘-馬科黛爾(WILLEMIN-MACODEL)公司就是生產這類機床的專家，當然此類機床只能加工小型零件，因此他們着重耕耘醫療行業的齒科與骨科植入件領域，以高科技手段為患者謀福音。寶美這次在EMO 2009上展出了3台新產品，其中S191

專題 SPECIAL FOCUS 圖9 瑞士寶美技術的展台 linear在車銑基礎上又開發了插和磨的功能；S191FT-R六軸五聯動復合中心增加了背銑單元和頂針；而五聯動S191V五軸立加又添加了立車功能。威力銘-馬科黛爾則展出了五台５-８軸聯動的復合加工中心，其中三台用於醫療器械的加工，一台用於葉片加工，另一台則用於航天精密零件制造。展示中的508MT（圖10）增配了自動上下料裝置，右側刀庫容量也由單層增加至兩層，改進後的滑滾式機械手換刀，更加安全快捷。圖10 威力銘-馬科黛爾508MT 森精機本次參展EMO，在其1,200㎡的大型展位中展出了11臺機床。其中就包括一款高精度、高效率複合加工的緊湊型新機型——NT1000（圖11）。該機采用了森精機獨創技術DDM（直接驅動式馬達）和ORC（八角型滑枕）。与該公司以往的型號相比，NT1000的安裝面積更節省了40%之多。而且，為了避免熱移位，第一主軸的中心總是保持一定水平，且第一主軸和工具主軸采用高精度、大容量的冷卻系統，為小型精密零部件實現高精度加工。值得一提的是，在展會現場，該公司準備有MAPPS IV或CAM軟件ESPRIT、EOD（Education On Demand機床操作學習系統）產品等，供客戶觀摩體驗。圖11 森精机緊湊型複合加工機NT1000 4. 嶄新發明只能取其一二略作介紹如果細細揣摩EMO，肯定有許多嶄新的創造包含其中，只是由於筆者觀展時間倉促，水平有限，只能取其一二作些介紹。德國EMAG展出的DORNER 6，是一台採用非傳統切削加工之電化學加工機床（圖12）。也即，通過電能與化學能之間的轉換來實現這種非傳統切削加工。 EMAG作為原德國Dorner的技術繼承者，是世界上第一家提供五軸數控高頻窄脈衝振動電解機床的首創者，用於加工航空發動機火燄直接噴射端整體葉盤，其加工全過程均為電解工藝，從而替代了傳統上五軸電火花或高速銑削工藝，這不僅令生產效率大幅提高，也可讓生產成本足足節約40%以上。應用對象是發動機噴嘴、燃料電池雙極板，以及齒輪、模具產業與風電領域等。圖12 電化學加工機床DORGER6 創新發明的另一項就要數超聲波振動加工了，它利用高硬度的刀具，以20,000次/s的頻率，將高硬度材料的工件予以加工，這次DMG展出的一台ULTRASONIC 10就受到了觀眾的特別青睞。它有着無與倫比的材料加工範圍，包括軟質、硬質以及先進材料（硬質合金、陶瓷、玻璃、金剛砂等）。機床還可以選擇安裝內置4工位圓形托盤庫或是能夠容納近120工件的10工位圓形托盤庫，與工業機器人配合使用，即可變身為完全自動化的小型工件銑削中心。說起工業機器人的應用，展會中也比比皆是，但最大的要數日本FANUC了（圖13）。圖13 日本FANUC機器人 5. 數控系統争奇斗艷數控機床的關鍵要素是數控系統，世界著名的系統供應商如德國西門子、海德漢以及日本發那科等這次都云集EMO 2009。西門子重點推出的Sinumerik 828D（圖14）是全新的緊湊型數控系統，它擁有諸如坐標轉換和高效的刀具管理等強大數控功能。CNC、PLC，操作面板以及六軸測量控制回路集

專題 SPECIAL FOCUS 成於精致耐用的控制面板中。系統軟件恰如其分地滿足各種復雜車、銑機床的車間級應用。圖14 西門子828D數控系統 Sinumerik 828D可支持各種圖形編程、高級語言指令及ISO編程語言，它可以自如地應用於世界各地的各種加工場合。海德漢在EMO展出的創新CNC數控系統和位置編碼器全系列產品內容十分豐富（圖15），LC和RCN絕對式直線光柵尺和編碼器具有一種稱之為“功能安全化”的安全性能，這樣的位置編碼器系統用一個編碼器可提供兩路相互獨立格式的冗餘位置值並通過著名的高速串行接口EnDat輸出。高安全性位置測量系統可構成單編碼器系統，應用於高級別的安全控制系統。 LC 811是海德漢公司首次展出的大長度測量應用絕對式封閉直線光柵尺，最大長度達28米。這個光柵尺是增量式LB系列光柵尺的對應升級產品。它的核心是高精度PRC刻線的METALLUR光柵尺鋼帶。同時，LC 811也能滿足“功能安全化”的要求。在角度編碼器方面，海德漢則展出了最新改進的空心軸密封設計的全新RCN系列產品。而新產品中測量刀具的TT 449觸發式測頭，與著名的TS系列工件測頭一樣，也用紅外線傳送觸發信號，故無需在機床加工區內布線。圖15 海德漢在EMO 2009上的展台海德漢還新開發了不少數控功能，如對5軸加工中心的復雜運動和高速運動能進行預測；對碰撞監測功能予以強化；安裝在主軸中的測頭能單獨自動測量機床旋轉軸運轉狀況；TNC系統可用測量值計算靜態傾斜精度，使傾斜運動導致的空間誤差最小化；為保持刀具到工件的加工方向不變，其KinematicsComp軟件可以及時修正刀具中心點位置，補償幾何位置和機床軸部件之誤差。 6. 配套附件琳瑯滿目機床是由各種零部件組成的，EMO展上的各種配件應有盡有，如刀庫與機械手、回轉工作台、多功能銑頭、以及電主軸、直線電機、滾動導軌等等，可謂琳瑯滿目，令人目不暇接。在這方面，我們的台灣同胞表現得相當出色，世界機床附件巿場的半壁江山，可以說是我們台灣同行的。在機床上正常切削工件，夾具非常重要。有一種電控永磁夾具，使工件受電和磁場的作用後可牢牢夾緊工件，這是一種高效的實用創新。作為全球電控永磁系統的引領者，意大利泰磁公司此次又推出了新型專利產品：一種是用於精密磨床上的雙面吸整體表面全金屬的電控永磁吸盤，另一種是用於銑削和注塑機快速夾模的整體表面全金屬電控永磁吸盤。這兩種新型專利產品是在創新基礎上對傳統產品的一種顛覆，同時泰磁公司對用於大型軸承環和鐵軌道岔加工用電永磁吸盤，也進行了多種變型和改進，以使其更適合金屬加工設備和工藝技術不斷提高的要求。與卡比查的一席話此行，我和德國吉特邁集團GILDEMEISTER總裁卡比查博士在他們的EMO展台有過一番交談（圖16）。這位當今世界上機床銷售額最大的公司老總說，當今世界經濟危機尚未真正走出陰影，但企業技術研發的步伐不能停滯，所以他們每年要拿出5億歐元資金作為創新投入，否則就會在競爭中遭淘汰。圖16 展會上，卡比查與筆者合影卡比查博士認為，中國稱得上是一枝獨秀，政府投入四萬億元刺激經濟是有成效的，所以吉特邁集團願將一流機床提供給中國，為中國的經濟發展出把力。然而筆者在思索，中國確實是一個制造業大國，但稱不上是強國，我們很多關鍵裝備尚需進口，而機床出口的外向度又非常低，如果我們確實能在開發、制造、管理等諸多方面苦下功夫，也能跟上歐洲機床的發展步伐，屆時中華復興的進程自然就會更快了。 ■

專題 SPECIAL FOCUS 自動鋪帶機在大型飛機制造中的應用 ATL and its applications in manufacturing large modern airplanes 林勝北京航空制造工程研究所研究員復合材料作為飛機主結構用材的時代業已來臨，用於制造復材整體構件的自動鋪帶機（ATL）成為現代大型飛機制造的一種關鍵設備，並已成功獲得廣泛應用。 The era of using composite materials to make main structures of airplanes has come. Automatic tape-laying (ATL) machine for making integrated components with composite materials is a key equipment in manufacturing modern large airplanes and it was proven successful in many applications. 復材構件飛機時代業已來臨從20世紀20年代鋁合金被作為減輕飛機結構重量的首選用材開始，至今已有70多年的曆史了，而如何減輕飛機結構重量，一直是飛機設計制造的永恆話題。信息技術、材料技術和制造技術的快速發展推動現代飛機設計制造技術發生了重大變化，特別是高強度低密度的復合材料（Composites，下文簡稱“復材”）的出現，以及其在飛機結構件設計制造上廣泛、成功的應用，不斷改寫着鋁合金材作為現代大型飛機主結構用材的曆史，復材已逐漸取代鋁合金成為現代大型飛機的主結構用材。現代大型飛機設計制造中對復材的廣泛採用趨勢是如此明顯，可以看到，復材作為飛機主結構用材的時代已經來臨。復材出現於20世紀60年代，由於其具有高比強度、高比模量、良好抗疲勞性、抗腐蝕性和隱身性能等一系列優點，得到了航宇工業界普遍認可，成為既能明顯減輕航宇飛行器重量、又能提高性能的理想結構用材。其在現代軍民用飛機設計制造上的應用日趨廣泛，從圖1可綜觀這一發展曆程。復材構件佔飛機重量的百分比 70 60 50 40 30 20 10 0 公務噴氣式飛機商用飛機轟炸機和運輸機戰鬥機旋轉翼飛機軍用飛機波音客機空客客機 Beech Starship（比奇星舟）68% (科曼奇) 44% RAH-66 38% B-2 25% AV-SB F-117 F-16 4% F-14 F-111 50% B787 Typhoon (台風) 35% F-35 V-22 (魚鷹) 36% F-22 Rafale B777 11% (MD-11) MD-90 F-15E MD-80 54% A350 40% A400M 35% A380 25% A330 A340 18% A320 FA-18C/D A310 DC-9 B747 DC-10 B737 2.5% 1950年 1960 1970 1980 1990 2000 2010年 2020 圖1復材構件在飛機上應用之發展歷史用於飛機復材構件制造的主要有樹脂基、金屬基和陶瓷基三類復材。目前應用最為廣泛的是碳縴維增強型樹脂基復材（CFRP：Carbon-Fiber Reinforced-Plastic），佔80%以上。飛機復材構件最早在B-1/B-2轟炸機和F-16戰斗機上得到應用，但其所佔重量比都不超過2%-3%，後來的F/A-18E/F飛機復材構件數量已超過結構件的50%以上，而F22/A和F35則超過結構件的75%，所佔重量比達24%和35%-40%，大型軍用運輸機A400M達35%。 20世紀80年代末，復材構件的應用日臻成熟且發展迅速，其在軍機上的應用開始從非主承力構件快速延伸到主承力構件，出現了全復材機身構件，同時其應用範疇亦擴展到商用客機。從圖1所示的三條應用趨勢曲線可以一眼看出：商用客機廣泛應用復材構件大約比軍用飛機晚了10-15年時間。發展至21世紀初，商用客機構件的設計發生了重大變化，鋁合金用材重量比已從佔60%的較大幅度下降到20%，復材用量也從不足10%迅速攀升至

專題 SPECIAL FOCUS 50%以上，躍升為現代大型商用客機的主結構件用材。與此同時，高強度低密度的鈦合金承力結構件獲得更多採用，如圖2所示。空客A380客機中復材構件所佔重量比只是25%，而空客A350XWB寬體客機的這一數值已達52%，總計實現減重約7,983kg。又比如，波音777客機中復材構件所佔的重量比不到15%，而波音787“夢想”則已超過50%。據預測，到2015-2020年，現代商用客機復材構件用量所佔重量比將達70%-80%。百分比波音 787“夢想”客机 5% 10% 15% 20% 60% 50% 其他鋼鈦合金鋁合金復材百分比空客 A350XWB 客机 5% 7% 14% 20% 60% 54% 其他鋼鈦合金鋁合金復材圖2 現代商用客機用材趨向事實上，目前一些具有創新性的全復材或准全復材構件的無人機、直升機和商務飛機已經研制成功，復材構件的飛機時代已經來臨。制造復材構件的機床應運而生復材構件在現代先進飛機上的大量應用，使得復材構件的設計制造成為現代大型飛機批量生產的瓶頸，實現高生產率自動化復材構件的制造越來越受到航空飛機制造業的關注。目前，飛機復材整體構件的制造生產主要通過以下四種鋪放制造技術來達成：半自動人工鋪放、自動縴維纏繞、自動帶料層鋪和自動縴維鋪放。 1. 半自動人工鋪放：應用復材構件設計制造軟件，生成復材構件各鋪層2D輪廓數據，不需要制造鋪層樣板而是直接通過數字自動剪裁機剪裁鋪層片料，而後再借助激光定位系統進行人工層鋪。 2. 自動縴維纏繞機床（AFW：Automated Filament Winding）：簡稱自動纏繞機，使用低材料費用的長縴維帶，按照預定軌跡連續反復地在一個回轉芯模上逐層纏繞貼鋪。層間可交叉角度纏繞貼鋪，但不能沿回轉芯模軸向縱向（0°方位）纏繞貼鋪以及局部增厚或加筋。 3. 自動復材料帶層鋪機床（ATL：Automated Tape Layer）：簡稱自動鋪帶機，主要用於平面型或低曲率的曲面型、或者說准平面型復材構件的層鋪制造。 4. 自動縴維鋪放機床（AFP：Automated Fiber Placement）：簡稱自動鋪絲機，主要用於復雜曲面型復材構件的鋪放制造。早期飛機復材構件的制造大部分採用手工鋪放，勞動強度大，材料浪費嚴重，生產率低下，產品質量難於保証。完全人工鋪放及半自動人工鋪放工藝，顯然難以應對復材整體構件在現代大型飛機上日漸廣泛的應用，急需解決的問題便是應用自動化鋪放設備。這能有效提高生產效率、增加產量、改善制造過程的可控制性，同時減少材料浪費，降低成本並提高產品質量，從而進一步推動飛機復材構件制造設備的重大發展與創新，自動鋪帶機（ATL）和自動鋪絲機（AFP）由此應運而生。 ATL/AFP鋪放設備根據復材整體構件鋪層的設計要求，通常採用將碳縴維預浸料帶或預浸料縴維束逐層鋪叠在模具表面、並進行在線或離線熱壓固化的方式。因此，復材整體構件制造技術是制造裝備技術、應用軟件技術和制造工藝技術的融合集成。應用CFRP進行復材整體構件制造，不僅需要研究解決共固化、共膠接和二次膠接等若干基本的復材成形工藝技術，還需要研究解決用於制造復材整體構件的下料剪裁、鋪放、銑鑽削修整以及無損檢測等相關的關鍵制造裝備及其應用軟件。目前，用於自動化制造復材整體構件的ATL/ AFP機床已成為現代大型飛機生產的關鍵制造設備之一。為此，世界一些著名數控加工機床制造商和專業復材構件加工設備制造商都紛紛推出自家設計制造的ATL/AFP機床。自動鋪帶機（ATL） 1. ATL機床基本結構早在20世紀60年代初，航空制造業就開始應用碳縴維預浸料單向帶、採用手工鋪放工藝制造軍用飛機結構件。發展到20世紀60年代中期，在飛機制造業要求實現復材帶料層鋪工藝自動化的推動下，自動鋪帶機研制成功。第一台ATL機床由美國Vought（沃特）公司在20世紀60年代中研制成功，用於制造F-16戰斗機復材機翼，使用了75mm寬帶料。到20世紀70年代末，一些著名機床制造商開始推出商品化的ATL機床，包括平面型（FTLM：Flat Tape Laying Machine）和曲面型（CTLM：Contour Tape Laying machine）兩種類型，使用的復材帶料寬度分為25/75/150/300mm幾種。通常，CTLM使用寬25/75/150mm帶料，FTLM使用寬75/150/300mm帶料。一般地說，零件輪廓越復

專題 SPECIAL FOCUS 雜，越趨於使用窄帶料。但是為了提高ATL機床層鋪加工生產率，CTLM多使用150mm寬帶料，而FTLM多用300mm寬帶料。（a）FTL鋪帶機（b）CTL鋪帶機（c）數控龍門銑床圖3 高架龍門結構ATL機床和數控銑床 ATL機床多採用開放式高架龍門移動式結構設計，其整體結構非常類似於金屬切削加工應用的開放式高架龍門移動結構五坐標數控銑床(參見圖3)。不同的是，數控銑床上常見的用於切削零件的刀具主軸及驅動裝置將由ATL機床最關鍵的功能部件——鋪帶頭裝置所替換；通常要求機床配置9-11軸以上NC控制軸。一般設計有5個數控聯動軸X、Y、Z、A、C用於ATL機床坐標軸運動控制，也即，使得鋪帶頭實現5軸聯動；另外4-6個NC控制軸設計在鋪帶頭裝置上，用於實現層鋪過程復材帶料傳送與鋪放控制。圖3中所示的ATL機床為美國Cincinnati機床公司早期的產品，當時主要應用在導彈和軍用飛機上復材構件的制造，如B-1/B-2轟炸機機翼蒙皮構件等。如前所述，ATL機床主要用於平面型或准平面型飛機復材構件的層鋪制造，典型的包括大型飛機機翼蒙皮、垂尾蒙皮、平尾蒙皮、翼肋、翼梁、桁條、工字梁、方向舵、升降舵、發動機進氣處整流片、地板和門窗口等。 2. ATL機床鋪帶頭 ATL機床配置使用的鋪帶頭是集復材帶料輸送、加熱、滾壓貼緊、剪切、重送等鋪放功能於一體的復材帶料層鋪控制裝置，為ATL機床最關鍵的功能部件。 ATL鋪帶頭通常設計有5個數控控制軸（UVQDE），用於完成前述復材帶料層鋪各種工藝功能。FTLM機床和CTLM機床的鋪帶頭結構基本上很類似，不同的是CTLM機床至少設計有一個用於層鋪曲面的A擺動坐標軸，C轉動坐標軸用於改變鋪帶前進方向。通常，ATL鋪帶頭能支持0°、90°、+45°和-45°四種標准角度鋪帶方向。鋪帶頭一般均設計有供料卷盤、帶料導向傳送裝置、剪切裝置、滾動壓緊裝置和可控加熱裝置等基本部件。（1）供料及回收裝置供料卷盤多設在鋪帶頭前上方，帶料經過位置檢測裝置、一對剪裁刀具和帶料烘熱裝置後進入帶料導向輪，繼而通過導向輪下部後穿過一貼合滾壓輥，而後經過壓緊輔助裝置到達位於鋪帶頭後部的背帶回收盤滾軸。通過控制供料滾軸和背帶回收滾軸驅動電機從而可控制復材帶料層鋪送料。Cincinnati將用於復材帶料這種送料運動的整個裝置定義為U軸。（2）剪切裝置鋪放過程中帶料可被切斷或剪切成所需角度，這是通過設計有兩個剪裁小刀的剪切裝置實現的。兩剪裁小刀V與Q直線坐標運動裝置在結構上完全一樣，其移動方向垂直於帶料前進的方向。在V軸上設計有D軸，而在Q軸上設計有E軸，通過VD軸與QE軸可實現將復材帶料剪切成所需要的任意角度。應指出的是，剪切僅僅切斷復材本身，而不切斷背紙料。（3）加熱裝置鋪帶頭上可控加熱裝置用以控制復材帶料升溫（Cincinnati機床溫控範圍26-43℃）產生必要的粘度。可控加熱裝置和滾壓裝置構成一個協調整體，可有效使帶料層間能良好地粘貼在一起或粘貼在模具型面上（第一層時），並可擠走層間空氣。（4）壓緊裝置鋪帶頭上的滾壓輥用於壓實鋪放的帶料並有效實現層間粘連且緊貼工件型面。通常壓緊直接由壓輥提供，層鋪貼合滾壓壓力，Cincinnati機床對復材帶寬150mm時為27-133kgf，對帶寬300mm為27-173kgf。通常，滾壓力是可編程的，可通過控制台由操作人員輸入。此外，ATL機床鋪帶頭一般均裝備有光電帶料缺陷檢測裝置，在層鋪過程中一旦檢測到帶料缺陷則控制機床停止層鋪運行。工業應用中的ATL機床 ATL設備自20世紀60年代中誕生以來，經曆數十年持續不斷發展至20世紀90年代末，在機床結構、層鋪工藝、鋪層控制、鋪帶頭功能化水平、編程及其使用的復材範圍等方面都取得長足進展。隨着ATL機床自動化水平、鋪放生產率及其可靠性的進一步提高，獲得飛機制造用戶的普遍認可，推動

專題 SPECIAL FOCUS 了ATL機床的實際工業應用。至目前為止，已約有60多台商品化的ATL在飛機工業中應用。現在能向用戶提供商品化的先進ATL機床的制造商為數不多，主要有美國MAG Cincinnati、Ingersoll公司、西班牙MTORRES公司和法國FOREST-LINE公司等幾個著名加工機床制造商，以及美國ADC（Automated Dynamics Corp.）、Entec公司等若干專業復材構件加工設備制造商。 1. 高端鋪帶機（HCTL）在復材構件制造中顯身手大約從上世紀80年代開始至本世紀初（2001年），波音公司就已購置了近20台ATL設備，用於制造B-1/B-2轟炸機、海軍A6闖入者飛機和空軍F-22戰斗機的機翼蒙皮，V-22 Osprey斜旋翼蒙皮，以及C-17軍用運輸機機翼等復材構件。波音777飛機(1995年)全復材的尾翼蒙皮，其平尾/垂尾翼蒙皮制造也是使用Cincinnati公司CHARGER系列CTLM機床來加工的。美國Vought航空公司Dallas（達拉斯）工廠也裝備有Cincinnati公司大型雙龍門雙鋪帶頭結構的CTLM，用於生產C-17大型軍用運輸機水平穩定翼蒙皮壁板，壁板長12.9m，厚15mm，翼根部寬3.6m，翼尖處板厚僅2.5mm，每架飛機需4塊（上下各2塊），可一次同時鋪放2個零件，年生產量約60塊。機床製造商Cincinnati公司研製的CHARGER系列Version 5新一代CTLM，被稱為高級曲面型鋪帶機（HCTL：High Contour Tape Layers)。該HCTL採用低導軌龍門移動結構，導軌高度可按用戶實際需求設計。因此，和上文中圖3所示Cincinnati的早期ATL機床相比，具有更好的開放性、快速性和結構剛度，更適合於各種平板、輪廓和變幾何形狀的中大型尺寸飛機中、碳縴維/環氧樹脂復材構件的自動層鋪加工，鋪帶速度可達50m/min。該機床設計有10個NC控制軸，其中5個（XYZAC）用於機床坐標軸聯動運動控制，5個用於鋪帶頭帶料層鋪控制，機床配置新一代CNC控制系統CM-100。X軸基本行程為3.6m，可倍增加長，同時每3.6m處可增長300mm以增加X軸方向運動的柔性；龍門寬度可調，標准機型為5m，Z軸節拍可根據實際需要調整，A軸位於鋪帶頭部，可實現曲面層鋪，橫梁導軌高度根據實際需要設定。 HCTL鋪帶頭重配安裝與操作容易，允許快速簡單地從側面裝載寬300mm直徑達650mm帶料

專題 SPECIAL FOCUS 盤，鋪帶頭硬件設計使得150mm或300mm寬帶料盤更換快速。鋪帶頭還設計有一個20kHz超聲波切刀選件，切厚達15mm）。因此，該選件使用戶可直接在ATL機床上對復材工件進行切割，實現剪切和鋪帶工序在同一台機床上操作，不需要在專門復材切割機床上進行切割工序操作，避免了可能的轉序等待以及在復材切割機上加工時的重新裝夾定位，從而可縮短復材構件生產周期。應指出的是，當進行零件切割時需要暫時停止鋪帶運行，從而導致鋪帶生產率有所降低。但如前所述，由於不需要轉工序進行切割操作，因而復材構件制造的生產率仍可被提高。至今，MAG Cincinnati公司已為航空工業提供了各種規格的ATL機床達40多台。波音公司在其復材制造中心內已先後安裝了8台ATL機床（其中2台為Cincinnati公司HTLM，並對原有2台Cincinnati的CTLM進行了更新改造），用於波音777和787客機中央翼盒、機翼蒙皮等復材整體構件的層鋪生產。Cincinnati公司的ATL設備也供給空客公司，用於空客A320、A330、A340-500/600、A380和A400M軍用運輸機等機翼復材結構件的生產。 2. ATL機床制造機翼梁複材構件現代大型軍用運輸機A400M由4台功率7500kW渦輪螺旋槳發動機驅動，每台通過減速裝置驅動重約250kg的8個螺旋槳葉（復合材料制造），額定轉速850r/min，總共產生超過8,700Nm扭矩力作用在採用CFRP全復材設計的機翼梁構件上。該機翼梁構件由GKN宇航公司制造，使用英國Cytec工程材料公司的碳縴維/環氧樹脂增強型預浸料997-2，翼梁長19m，前翼梁分為12m/7m兩段，後翼梁分為14m/5m兩段，兩段間通過復合材料制造的C形夾連接，最長的單段翼梁為14m，寬1.5m。這些翼梁是應用20m長床身的西班牙MTORRES公司ATL機床生產的，使用復材帶料厚0.25mm，採用層鋪方式，最厚處達21mm，每層間以不同的縴維向交錯鋪放以取得最佳的構件強度和硬度，鋪放生產率平均為25kg/hr，最高可達36kg/hr，而採用人工鋪放僅為0.75kg/hr。據了解，GKN宇航公司原來人工鋪放14m長翼梁需要7-8天，採用ATL機床後僅需24hr即可完成；人工鋪放最短5m翼梁需180 hr，使用ATL的耗時僅僅為90min。 GKN宇航公司認為，採用ATL機床自動鋪放同時結合應用雙隔膜成形工藝DDF（Double Diaphragm Forming）制造一個復材構件零件，比採用人工層鋪要快25-50倍。西班牙MTORRES公司制造的開放型低軌高速龍門移動式TORRESLAYUP鋪帶機，設計有11個數控軸，並採用了模塊化設計技術，可根據用戶需求進行配置；使用75/150/300mm標准寬度復材帶料。機床X/Y/Z軸行程3000-5000/1000-6000mm/300-1500mm，C軸±185°，A軸±22.5°；線性軸進給速度15-45m/min，定位精度±0.08mm，配有兩個小型超聲波切刀用於帶料切割。MTORRES鋪帶頭能提供最大的壓緊能力，不需頻繁使用抽真空方法來取得最佳壓緊效果。此外，鋪帶頭上設計有內裝式帶料缺陷檢測系統，並設計有用於構件輪廓檢查的激光光幕裝置等選件。 3.“雙工序”ATL機床製造機翼蒙皮壁板復材構件法國FOREST-LINE（弗雷斯特-里內）公司在20世紀80年代末（1988年）開發了開放型高架龍門移動式結構的ATL機床。2006年推出了被稱為單工序的WR ATLAS（Automatic Tape Laying System）自動鋪帶機。鋪帶頭可配超聲波切刀選件，實現將剪切工序和鋪帶工序在同一台機床上操作，FOREST-LINE將之稱單工序鋪帶系統。該公司最新開發的被稱為雙工序的ACCESS/ATLAS復材層鋪系統，是由先進復材帶料編輯/剪裁系統ACCESS（Advanced Composite Cassette Edit/Shear System）和自動鋪帶系統ATLAS兩台設備組成的。這是一種將復材帶料剪裁工序和帶料自動層鋪工序分開的復材構件制造技術，故稱為“雙工序”或稱“兩步法” ATL設備。ACCESS專用於ATLAS進行帶料層鋪前，通過執行軟件按構件不同鋪層要求對原始帶料進行編輯剪裁，產生復雜邊界的鋪層帶料，能夠自動去除剪裁廢料，編輯剪裁好的帶料被裝在成品帶料卷盤盒中，復材帶料間設有背紙，卷盤盒裝有相應的條形碼以供ATLAS鋪帶機識別。這樣一來，通過ACCESS設備支持，ATLAS機床不僅可實現復雜輪廓形狀復材構件的自動化鋪帶，同時提高了鋪帶生產率。通常，一台ACCESS設備可支持多台ATLAS鋪帶機運行，形成一種復材構件多機生產制造環境。ATLAS鋪帶機採用數控五軸聯動（XYZBC）高架龍門移動式結構設計，標准X軸行程8.3m，可擴長，Y軸行程可任選4.15/5/6.5m ，Z軸行程可任選520/750/1000/1200mm，B擺動軸±30°，C旋轉軸±200°。 X/Y/Z軸均採用直線電機驅動，

專題 SPECIAL FOCUS X/Y軸速度60m/min，加速度1.5m/s2，Z軸15m/min，B軸轉速16000/min，C軸轉速40000/min。其鋪帶頭專為實現層鋪高生產率而設計的，供料盤直徑675mm，帶料可長達800-900m，允許使用50/150mm寬帶料，支持0°/±45°/90°四種標准角度鋪帶方向。同時，設計有雙超聲波剪切刀和凹凸輪廓層鋪自適應系統選件。此外，為提高ATL機床生產率和鋪層柔性，FOREST-LINE ATLAS機床還可組成一種可實現 “雙鋪帶工藝”的雙鋪帶頭的ATL機床，即將前述的單工序鋪帶頭和雙工序鋪帶頭集成設計在一個鋪帶頭上，前者允許使用寬達300mm帶料鋪放制造簡單輪廓的復材構件，後者則使用通過獨立預先剪裁的最寬達300mm帶料鋪放制造復雜輪廓外形的復材構件。日本三菱重工（MHI）和富士重工（FHI）都購置了FOREST-LINE此類ATL，用於波音787客機復材機翼上下翼面蒙皮壁板和翼盒的加工制造。FOREST-LINE的ATL機床最早在法國南特空客飛機制造廠應用於ATR飛機復材機翼構件的制造，之後又繼續應用在A340-600龍骨梁、A380中央翼盒和軍用運輸機A400M中央翼盒等復材構件的生產。據報道，目前法國南特空客飛機制造廠已配置有6台ACCESS設備，9台ATLAS鋪帶機。 4. 用於復材整體構件鋪放加工的ATL機床美國Ingersoll機床公司也是ATL/AFP設備主要制造商之一，該公司制造的ATL機床使用25/75/150mm寬帶料，可用於平面或簡單曲面類復材整體構件鋪放加工，也是採用數控五軸聯動（XYZAC）高架龍門移動結構設計，X/Y軸進給速度30m/min，Z軸15m/min。A軸10r/min和C軸20r/min。這款機床的鋪帶頭也是特別為實現層鋪高生產率而專門設計的，包括直徑635mm供料盤，雙向帶料進給驅動和帶料張力控制、背帶回收卷軸、尾帶剝離器、尾帶壓緊輔助裝置、帶料加熱系統、激光坐標校准系統、T-軸帶料校准、雙超聲波剪切刀具、可編程壓力控制的貼合層壓裝置、激光靶針、電子帶料跟蹤、自動化電子導向系統和可實現快速帶寬變化超調等功能。在簡述上述應用之後，最後應指出的是，根據實際應用對象之不同，ATL機床鋪帶頭功能化水平和復雜程度往往是不一樣的。與此同時，從前文中的討論中也可看出，不同設備制造商生產的ATL機床鋪帶頭雖然各有千秋，獨具特色，但就其基本功能而言卻是基本相同的。■

先進製造技術 ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY 刻不容緩：刀具加快步伐適應現代切削需求 An urgent task: Tools to speed up upgrading to meet modern cutting requirements 葉偉昌葉毅高速切削和干切削已發展成為現代切削加工技術的重要趨勢，有力推動着刀具材料和結構，以及刀具裝夾結構等先進切削技術的日新月異和推廣應用。 High-speed cutting and dry cutting have become an important trend for modern cutting technology to promote constant upgrading and expand applications for advanced cutting technology such as tooling materials/structure and tool fixture structure. 隨着數控機床和加工中心等高效設備應用的日漸普及，在航空航天、汽車、高速列車、風電、電子、能源、模具等裝備制造業的空前發展推動下，切削加工已邁入了一個以高速、高效和環保為標志的高速加工發展的新時期—現代切削技術階段。高速切削、干切削和硬切削作為當前切削技術的重要發展趨向，其重要地位和角色日益凸顯。對這些先進切削技術的應用，不僅令加工效率成倍提高，亦着實推動了產品開發和工藝創新的進程。例如，精密模具硬質材料的型腔，採用高轉速、小進給量和小吃深加工，既可獲得很高的表面質量，又能夠省卻磨削、EDM和手工拋光或減少相應工序的時間，從而縮短生產工藝流程，提高生產率。過去一些企業制作復雜模具時，基本上都需要3~4個月才能交付使用，而現在採用高速切削加工後，半個月便可完成。據調查，一般的工模具，有60%的機加工量可用高速加工工藝來實現。高速加工時，不但要求刀具可靠性高、切削性能好、能穩定地斷屑和卷屑、還要能達成高精度，並能實現快換或自動更換等。因此，對刀具材料、刀具結構、以及刀具的裝夾都提出了更高要求。對刀具材料的要求高速加工刀具最突出的要求是，既要有高的硬度和高溫硬度，又要有足夠的斷裂韌性。為此，須選用細晶粒硬質合金、塗層硬質合金、陶瓷、聚晶金剛石（PCD）和聚晶立方氮化硼（PCBN）等刀具材料—它們各有特點，適應的工件材料和切削速度範圍也都不同。例如，高速加工鋁、鎂、銅等有色金屬件，主要採用PCD和CVD金剛石膜塗層刀具。高速加工鑄件、淬硬鋼（50~67HRC）和冷硬鑄鐵主要用陶瓷刀具和PCBN刀具。上海大眾汽車有限公司採用Seco刀具(上海)公司生產的立方氮化硼CBN300刀片面銑刀，在柔性生產線上高速銑削發動機缸體平面(鑄件)，切削速度高達1600m/min，進給速度5000mm/min。用PCD刀具加工鋁合金的切削速度一般為3000-4000m/min，最高更可達7500m/min。而用陶瓷和PCBN刀具加工淬硬鋼和冷硬鑄鐵時的切削速度已達200m/min。圖1 應用山高CBN300加工機床床身導軌（切削速度380m/min、進給量0.42mm/tooth、切削深度0.4mm，無冷卻液），驗證其刀具壽命超出黑色陶瓷30倍。 1. 硬質合金已邁入細晶粒超細晶粒階段塗層硬質合金刀具（如TiN、TiC、TiCN、TiAlN等）雖其加工工件材料範圍廣，但抗氧化溫度一般不高，所以通常只宜在400-500m/min的切削速度範圍內加工鋼鐵件。對於Inconel 718高溫鎳基合金可使用陶瓷和PCBN刀具。據報道，加拿大學者用SiC晶須增韌陶瓷銑削Inconel 718合金，推

先進製造技術 ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY 薦最佳的切削條件為：切削速度700m/min，吃深為1-2mm，每齒進給量為0.1-0.18mm/z。目前，硬質合金已進入細晶粒(1-0.5μm)和超細晶粒(<0.5μm)的發展階段，過去細晶粒多用於K類(WC+Co)硬質合金，近幾年來P類(WC+TiC+Co)和M類(WC+TiC+TaC或NbC+Co)硬質合金也向晶粒細化方向發展。以往，為提高硬質合金的韌性，通常是增加鈷(Co)的含量，由此帶來的硬度降低如今可以通過細化晶粒得到補償，並使硬質合金的抗彎強度提高到4.3GPa，已達到並超過普通高速鋼(HSS)的抗彎強度，改變了人們普遍認為P類硬質合金適於切鋼、而K類硬質合金只適於加工鑄鐵和鋁等有色金屬的選材格局。採用WC基的超細晶粒K類硬質合金，同樣可加工各種鋼料。細晶粒硬質合金的另一個優點是刀具刃口鋒利，尤其適於高速切削粘而韌的工件材料。以日本不二越公司開發的AQUA麻花鑽為例，其用細晶粒硬質合金制造，並塗覆耐熱、耐摩擦的潤滑塗層，在高速濕式加工結構鋼和合金鋼（SCM）時，切削速度200m/min，進給速度1600mm/min，加工效率提高了2.5倍，刀具壽命提高2倍；干式鑽孔時，切削速度150m/min，進給速度1200mm/min。 2. 塗層提升到開發厚膜、復合和多元塗層的新階段現如今，塗層已進入到開發厚膜、復合和多元塗層的新階段，新開發的TiCN、TiAlN多元超薄、超多層塗層(有的超薄膜塗層數可多達2000層，每層厚約1nm)與TiC、TiN、Al2O3等塗層的復合，加上新型抗塑性變形的基體，在改善塗層的韌性、塗層與基體的結合強度、提高塗層的耐磨性方面有了重大進展，全面提高了硬質合金的性能。塗層刀具已成為現代切削刀具的標志，在刀具中的使用比例達到60%。塗層硬質合金刀具的產品現已呈現品牌化、多樣化和通用化的趨向。例如，德國施耐爾（Schnell）公司用納米技術推出的一種超長壽命LL塗層立銑刀，用其加工零件硬度超過70HRC淬硬模具鋼材時，刀具壽命可延長2-3倍。瑞典Sandvik公司新推出的3種塗層刀片（GC4225、GC4240、GC1030）具有較廣的通用性，GC4225（突破一號）作為GC4025（P25）牌號的升級產品，用其加工汽車曲軸鋼鍛件時，在相同切削條件下的刀具壽命為每個切削刃可加工41個零件，而GC4025每個切削刃能加工的零件數目為14個。山高（Seco）Jabro全新推出的整體硬質合金通用加工銑刀Solid2 系列刀具不僅採用了新材質，更導入新的塗層，可適用的加工溫度由普通刀具的800攝氏度提高到了現有的1100攝氏度，顯著提高了加工效率和刀具壽命。同時，Solid2 系列均採用了刃口鈍化處理和徑向全周鏟背處理技術，使得刀具的塗層與材質結合更加完美，刀具的可重磨次數也大幅提高。圖2 山高Jabro推出的Solid2 系列銑刀美國Kennametal公司推出的H7刀片系TiAlN塗層，專為高速銑削合金鋼、高合金鋼和不鏽鋼而設計。而德國Guhring公司推出的商品名為“Fire”的孔加工刀具塗層，則是一種通用性的復合塗層—融匯有TiN、TiCN和TiAlN三種塗層，兼具這三種塗層材料的優點，既適用於干切削和硬切削，也適合普通切削。特別值得強調的是，近幾年發展起來的在硬質合金表面塗覆金剛石的技術，使硬質合金不僅在黑色金屬領域，而且在有色金屬領域中的切削效率獲得了全面提高。由此可知，硬質合金今後仍將是制作高速加工刀具的主要基體材料。目前，美國、瑞典和日本都相繼推出了金剛石塗層的絲錐、鑽頭、立銑刀和帶斷屑槽可轉位刀片（如Sandvik公司的CD1810和美國Kennametal公司的KCD25牌號）等產品，用於有色金屬和非金屬材料的高速精密加工。而另一種適於加工鋼鐵材料的CBN塗層也已開發成功，並正走向工業試用階段。對刀具几何參數和斷屑槽的要求 1. 几何參數高速切削和干切削時，刀具的主要失效原因是月牙窪磨損和刀尖處的熱磨損。這是由於刀具與切屑、以及刀具與工件接觸區界面上溫度較高所引起的。因此，高速加工比普通切削加工時的刀具前角要取得稍大一些，以降低切削區溫度，並在刃口上作出負倒稜。為防止刀尖處熱磨損，主副切削刃連接處應採用修圓刀尖或倒角刀尖，以增大刀尖角，加大刀尖附近刃區切削刃的長度和刀頭材料的體積，以提高刀具剛性和減少切削刃破損的概率。美國Carboloy公司推出的一種適於干切削用的ME-13新型硬質合金刀片，其具有大前角（達

先進製造技術 ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY 34°）、加強刃並有一個帶筋的前刀面，顯著減少了切屑與刀片前刀面之間的接觸面積，使產生熱量被切屑帶走。據稱，這種刀片工作時的溫度比傳統刀片要低400℃，能顯著減小切削力並使刀具壽命提高一倍以上。該公司用大前角的塗層硬質合金齒冠立銑刀高速銑削硬度高達55HRC模具鋼時，切削速度120m/min，進給速度7.6m/min，軸向吃深0.51mm，徑向吃深0.25mm，採用干式切削，刀具使用壽命則長達1.5h。國外還開發了帶正前角的螺旋形切削刃銑削刀片，使刀具有更合理的几何參數，刀片沿切削刃幾乎有恆定不變的前角，背前角或側前角可由負變正或由小變大，切削更加輕快平穩，使可轉位面銑刀、立銑刀和槽銑刀的切削性能提高到一個新的水平，刀具壽命可提高50%-250%，切削效率提高30%-40%。美國一家公司採用這種新型刀片制作的立銑刀干銑削17-4PH不鏽鋼的周邊，切削用量為：銑削速度304m/min，進給速度1270mm/min，每齒進給量為0.14mm/z，20S去除餘量36cm3。 2. 斷屑槽型為能穩定地斷屑和卷屑，刀片上須作出合適的斷屑槽型。目前，可轉位刀片上三維曲面斷屑槽型的設計和制造技術已較為成熟，針對不同的工件材料和不同的切削用量，業已開發出相應的通用斷屑槽型系列。如瑞典Sandvik公司推出的R、M和F等槽型系列（鋼材粗加工、半精加工和精加工相應採用PR、PM和PF的槽型，切不鏽鋼時用MR、MM和MF的槽型，切鑄件和有色金屬用KR、KM和KF的槽型），以及以色列Iscar公司以“霸王刀”為典型的槽型設計都獨樹一幟。這些刀片上斷屑槽的斷屑範圍寬，適應性好。它們都具有空間切削刃和曲面前刀面，切削刃上的法前角可調整為零度或負值，而工作前角為合適的正值，所以切削力小，刃口強度高，抗高速時的磨損能力強，預示着高速加工刀具刃形結構發展的方向。開發與採用新型刀具，以適應現代切削技術需求近幾年來，工具行業為汽車和摩托車、高速列車、航空航天和模具等行業開發的各種新型刀具，具有高效或創新工藝的特點，對推動這些行業加工技術的進步起到了重要作用。 1. 應對用戶行業需求各領先公司頻推新品如德國Guhring公司推出的加工鋁合金缸蓋用的成套刀具(包括面銑刀、導管孔閥門座復合鏜刀、階梯孔鏜刀、整體硬質合金直槽鑽、階梯鑽、鍃鑽等)；日本東芝公司的高效陶瓷銑刀、金剛石銑刀(銑削速度高達4000 m/min)及硬質合金孔加工刀具；Sandvik公司推出的CoroPak08.1新一代高效刀具（覆蓋了銑削、車削和鑽削等領域），如CoroMill 490高效方肩銑刀，一次走刀即可生產出成品（最大吃深可達5.5mm），也可用於輪廓加工和刃邊切削，甚至用於槽銑。圖3 Sandvik公司最新先進牌號的CoroMill 490銑刀還有Iscar公司新研發的SUMO(束魔)全系列刀具產品，如用於模具加工而能替代高速鋼(HSS)立銑刀和整體硬質合金立銑刀的變形金剛立銑刀、適於銑深腔（切深達8 mm）的風火輪銑刀，以及高進給率密齒型銑刀（用迷你型蝴蝶刀片）、可高效銑削的UPGRADE銑刀、能同時完成粗精加工的波形刃立銑刀；日立公司新研發的ASR多刃型高進給圓弧角銑刀，能對模具型腔進行小切深高進給加工，用Φ32mm-5刃圓弧角銑刀（使用JX1045超潤滑塗層刀片）銑削40CrMnMo7鋼材時，切削用量為：銑削速度300m/min（轉速3000r/min），進給速度為過去2刃銑刀的2.5倍，可達50m/min，每齒進給量3.3mm/z，切深0.3mm。山高車削新材質等級TP3500已於近日全新推出，這使得該公司用於ISO P應用領域（鋼件車削）的DuratomicTM材質等級系列進一步得到充實。TP3500的良好韌性能滿足更多客戶的需求，它提供的韌性水平同樣也適於ISO M應用領域（不鏽鋼車削）。 TP3500在各種加工(從精加工到重載斷續切削)中均能發揮出同樣的高超性能。無論是處理粗加工和斷續車削、小零件車削還是不鏽鋼車削，即便是惡劣的工況，新型Duratomic TP3500材質等級的高韌性都將確保加工的高效率。TP3500可靠、通用，而且干、濕加工均可。因此，它是採用混合生產時的一個理想選擇。值得一提的是，為滿足汽車制造業和其它行業不斷增長的需求，Kennametal集團旗下德國WIDIA公司開發出了一系列成套高效刀具。在加工曲軸方面，它擁有曲軸內銑、曲軸高速外銑、車拉、車車

先進製造技術 ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY 拉等各種高效專用刀具。如採用多排車車拉刀具，可32秒加工出一根曲軸，據稱世界上已有1800多個用戶在使用WIDIA公司專用刀具進行曲軸生產。美國Kennametal公司近年來推出的SPF鑽頭和Harvi ⅡTM系列整體立銑刀，深受用戶青睞，前者適於加工航空航天工業中的碳纖維強化聚合物基復合材料（CFRP），這種材料大量地使用在機翼、機身、尾翼、推進和着陸等裝置中。 SPF鑽頭的鑽尖具有特殊几何形狀，使得鑽頭定心性好且令刃口十分鋒利，避免了鑽孔時產生分層和縴維不能切斷的現象；鑽頭的基體材料為整體硬質合金，表面是多層光滑的CVD金剛石塗層，故其耐磨性高、排屑性能好，鑽頭的使用壽命可達普通PCD（聚晶金剛石）鑽的2倍以上。 Harvi ⅡTM系列整體立銑刀是加工不鏽鋼及鈦合金、鎳基合金等耐加工材料的專用刀具，其特點是5刃、38°大螺旋角、帶刀尖圓角、刃間非對稱設計、刃溝截面形狀為拋物線、採用AlTiN(MT) 塗層，因此能適應高效率加工。與此同時，一些非常通用、經濟且高效的刀具也以其能夠為用戶帶來最大經濟效益的競爭優勢，成為領先性廠商熱推的新品。山高於今年10月全新推出的Double Octomill雙八面刃平面銑刀便是這樣一款產品，它同時適用於粗、精加工。這款雙八面刃平面銑刀使用正前角刀片，刀片擁有16個切削刃。刀片座採用創新設計的HSS定位銷，無需對刀儀就能使刀盤的跳動量處於很低的水平，而且高硬度的HSS定位銷(HRC 65)能確保刀片座具有極長的使用壽命。大修光刃 (2mm)與極高精度結合的新型刀片設計使得軸向跳動量可達到最佳狀態，故這種新型雙八面刃銑刀幫助用戶進一步縮短生產周期，並有效節約了成本。 Double Octomill雙八面刃銑刀的硬鍍層(HV 700)並不僅僅體現出刀具的高質量，其還能起到保護刀具避免磨損的作用，同時防止切屑焊到刀體上。該系列目前有三種不同齒距—正常齒距、疏齒和密齒，可為不同的機床和材料提供最優化的生產率。針對不同的齒距採用不同的刀片鎖緊解決方案，使加工操作更簡易且更具安全性。 2009先進制造工藝與刀具技術研討會暨上海先進制造工藝與刀具產業發展研究中心（籌）揭牌儀式在上海大學隆重上演斯汀 11月1日，“2009先進制造工藝與刀具技術研討會暨上海先進制造工藝與刀具產業發展研究中心（籌）揭牌儀式”在上海大學延長校區召開。來自國內外制造企業、刀具供應商、高校、研究所和協會團體的機械制造工藝和刀具專家齊聚一堂，從不同角度闡釋了有關刀具技術、應用理念及其發展趨勢，並對刀具行業如何在我國由制造大國轉為制造強國的過程中發揮更大作用進行了探討。會議的校外專家、代表到會注冊人數達250餘人。揭牌儀式由上海大學機電工程與自動化學院副院長於瀛潔教授主持。閘北區政府方面宣布了在巿北工業園區籌建“上海先進制造工藝與刀具產業發展研究中心”的設想，閘北區科學技術委員會主任胡建民和上海大學科技處常務副處長高志民為“上海先進制造工藝與刀具產業發展研究中心（籌）”揭牌(右圖)。會上，上海巿北高新集團副總經理黃之陽對上海巿北高新技術服務業園區進行了介紹。上海大學學術委員會主任方明倫教授和中國機械工業金屬切削刀具技術協會理事長、中國機床總公司高級顧問邢敏教授作了熱情洋溢的講話，希望我國刀具業同仁能振奮精神、抓住機遇、迎接挑戰，共創中國制造業的輝煌，同時寄語本次大會能成為國內外刀具技術交流、合作和人才培養的平台。上海大學機電工程與自動化學院王永國博士主持了為期两天的研討會。來自中國高校切削與先進制造技術研究會、中國汽車工具技術專業委員會、中國機床工具工業協會工具分會、上海交通大学、山東大学、上海工具厂，以及上海通用動力總成等多個機構組織、院校和公司的專家代表做了精彩演講。圖: “上海先進制造工藝與刀具產業發展研究中心（籌）”揭牌儀式在上海大學舉行國外知名的刀具供應商：德國MAPAL、瑞典SECO、德國Arthur-klink、德國KELCH、德國WALTER、瑞士歐瑞康巴爾查斯（Balzers Coating）等也進行了產品、技術和服務方面的交流。瑞典Sandvik刀具、美國Kennametal刀具、德國Heller機床、澳大利亞ANCA機床、德國ARHO刀具等公司的代表也參加了本次研討會。

先進製造技術 ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY 2. 多功能刀具與特殊結構的刀具相繼面世利用數控機床的柔性和多功能刀具發展組合加工是當前切削加工的一個顯著特點。圖4顯示了多功能車刀（Kennametal）的加工原理圖，其可完成車外圓、端面和鏜孔等工作。日本三菱公司開發的OCTACOT多功能銑刀可安裝八角形刀片或圓刀片，在加工中心上完成銑平面、溝槽、台階、倒角、輪廓加工和斜面等多種加工。圖4 多功能車刀加工圖此外，還可採用一些特殊結構的刀具，如熱管刀具和帶高壓內冷卻通道刀具等來降低切削區溫度，提高刀具使用壽命。熱管式車刀與熱管式面銑刀也別具特色，它們的結構與普通外圓車刀和硬質合金面銑刀基本相同，所不同的是在車刀刀柄或銑刀的單個刀齒內部制成了熱管。熱管刀具是一種自冷卻刀具，它可大大降低切削溫度（熱管的熱導率要比相當的銀、銅棒高幾百倍），提高冷卻效果，故無需再從外部澆注切削液，尤其適於在數控機床、加工中心和自動生產線上應用。刀具冷卻通道的設計也是高速加工刀具結構設計的重要問題。因高速加工時會產生大量熱量，而刀具材料的耐熱性是有限的，因此採用高壓冷卻液並通過刀具的供液（油）通道輸送到切削區，冷卻潤滑刀具的切削部位，是提高刀具壽命及其可靠性的有效途徑。近幾年來，帶內冷卻供液(油)通道的刀具已從深孔加工刀具擴展到普通淺孔鑽、鉸刀和立銑刀等產品上。例如，Seco刀具公司推出的可更換硬質合金頭部的鑽頭（頭部有三種鑽型：P型牌號的頭部適於切鋼，K型適於切鑄鐵和鋁件，M型適於加工高強度鋼和耐腐蝕鋼）。日本使用的TiN塗層硬質合金單刃鉸刀（切削速度高達150-400m/min），它們都是有內冷卻供液孔的，並且規格越來越小。據報道，日本三菱公司採用特殊工藝制作的帶油孔的MZS硬質合金小鑽頭，其直徑可小到3-4.5mm，油孔直徑為0.4-0.6mm。即使切削條件很差的切斷刀，目前也有採用這種冷卻方法的。供液方式可通過機床主軸或刀夾來實現。對刀具裝夾的要求高速加工條件下，刀具與機床聯接界面的結構非常重要，刀具的裝夾要牢靠，工具系統應有足夠的整體剛性，切削頭須能快換。回轉刀具的裝夾結構除應滿足一般切削要求之外（如力和轉矩的傳遞），還應具有高的定位精度和聯接剛性，並盡量減小徑向尺寸和質量。因此，對直線運動刀具，須使用槓桿式和上壓式相結合的高剛性夾緊機構。對回轉的帶柄刀具，不能採用彈簧夾頭和螺釘等傳統的刀具裝夾方法，須用高精度的液壓夾頭（如德國開發的1:10短錐空心錐柄自動快換夾頭）、熱縮夾頭、三稜靜壓夾頭、內裝動平衡機構的刀柄、轉矩監控夾頭等新品。目前，各種夾頭已成為專業化工具廠生產高速切削刀具的配套產品。例如Sandvik公司的CoroGrip夾頭、日本NT公司的熱縮夾頭(適用轉速可達70000r/min)和“零跳動夾頭”(刀具的徑向圓跳動≤2µm)，以及CT‧V-G銑刀夾頭(最高轉速可達30000 r/min)等都是與刀具配套供應的。圖5為SCHUNK公司生產的三稜靜壓夾頭，利用夾頭本身的變形力來夾緊刀具，定位精度≤3μm。夾頭體三棱形內孔 1. 原始狀態內孔變圓 2. 施加外力刀柄 3. 插入刀具 4. 去掉外力圖5 三稜靜壓夾頭該夾頭在自由狀態下其內孔為三稜形，三稜的內切圓直徑小於要裝夾的刀柄直徑，利用一個液壓加力裝置，對夾頭施加外力，使夾頭變形，內孔變為圓孔，孔徑略大於刀柄直徑，此時插入刀柄，然後卸掉所加外力，內孔重新收縮成三稜形，對刀柄實行三點夾緊。此夾頭結構緊湊、對稱、精度高，與熱縮夾頭比較，刀具裝卸簡單，其加力裝置也比加熱冷卻裝置簡單。為保証高速精密切削時的加工精度和可靠性，刀具裝夾到機床主軸上之前須先進行動平衡，以確保加工系統的安全性。Epb公司推出了一種內裝動平衡機構的工具系統刀柄，可通過轉動補償環移動內部配重，補償刀具的不平衡量，而補償環上的刻度可指示調節量。■

用戶行業探寶 TREASURE HUNTING IN USER INDUSTRIES 汽車專區 AUTOMOTIVE 衝壓技術：在國內汽車製造中之應用現狀及其對機床工具的要求 Application of stamping technologies in China's automaker industry and its requirements on machine tools 胡道鐘東風模具衝壓技術有限公司高級工程師作為汽車製造最重要的工藝之一，衝壓技術在國內的發展取得了長足的進步。同時，為達到更好的效果，衝壓技術對設備等也提出了更高的要求，本文作者從用戶的角度對此作了簡明的分析。 As one of the most important technologies for the automaking industry, stamping technologies has found extensive applications in China. Meanwhile, to achieve better quality, stamping technologies has higher requirements on equipment. This article provided detailed analysis from the perspective of users. 國內汽車衝壓技術的發展現狀衝壓是汽車製造的四大工藝之一，車身的製造精度在很大程度上取決於衝壓及其總成的精度。衝壓技術源於大批量生產的發展和需要，尤其是汽車工業的發展，現在依然如此。我國汽車衝壓技術的發展現狀表現在以下幾個方面。 1. 外覆蓋件自動化生產程度較高外覆蓋件對表面質量要求高，只能依靠自動化生產。我國汽車外覆蓋件的自動化生產雖然算不上是高速衝壓，但是自動化程度也相當高。這主要表現在廣泛採用自動化成線衝壓方面。成線衝壓一般由4台壓機組成一個完整的封閉衝壓線，中間是機器人自動送料和取件，生產節拍約為10~15次/min，典型的是首台雙動1630T和後續的800T壓機組成。 2. 地板、頂蓋類內覆蓋件採用自動或半自動化生產這類零件主要由批量決定其生產方式，一般採用自動化或半自動化生產。除合資公司外，本土企業最初起步基本上都是採用半自動化衝壓的生產方式。半自動化衝壓對壓機提出了特定的要求。首先，壓機臺面要大；其次，由於成形力偏大，需要首台壓機為2000T或2400T、後續壓機為1000T或1250T以上。 3. 底盤骨架件多由零部件企業製造底盤骨架件多由零部件公司製造並發往主機廠。成規模的零部件公司一般有6條衝壓線，考慮到便於質量控制和主機廠生產物流管理，這類零部件公司都有焊接甚至後續的油漆或噴塗工藝，從而能夠向主機廠直接提供總成部件。 4. 精密衝壓技術發展迅速精密衝壓技術伴隨着鐘錶製造業的發展起源於瑞士，是汽車工業發展中的關鍵技術之一，在汽車的一些總成製造上有着重要應用，如門鉸鏈總成、玻璃升降器總成等。這類零件料厚3-5mm，要求零件精度高、強度好、总成動作順暢可靠。經過多年發展，精密衝壓技術在我國汽車工業取得了可喜的成就，目前我國湧現一批實力雄厚的精沖企業。主要衝壓工藝及液壓成形技術的發展應用目前國內的主流衝壓工藝還是線性模具生產模式，至於特種成形工藝，如液壓成形，我們經常聽到類似的介紹和報到，但目前主要還是停留在實驗室狀態。工業中的液壓成形技術主要應用在管型件成形中，國外則主要應用在很小批量的個性化汽車零件製造中。目前在覆蓋件成形中，國內還尚無應用。液壓成形具有比較突出的優點：首先，從原理上講，該技術是等壓成形，依賴高壓介質改變板料形狀，板料在法向是受壓的，為三向受力狀態，能夠較好的改善局部成形，或者說有利於成形更加複雜的覆蓋件；其次，其成形原理和液體介質，改變了

用戶行業探寶 TREASURE HUNTING IN USER INDUSTRIES 汽車專區 AUTOMOTIVE 傳統的鋼-鋼接觸成形方式，能夠有效減少板料劃傷，對提高表面質量極為有利；第三，改善了傳統衝壓對衝壓成形方向的限制；第四，一次可以成形更多工藝內容，利於減少工序和模具數量；第五，成形中的冷作硬化有利於提高製件強度。同時，從目前國外應用情況來看，其生產節拍並不慢。但是，液壓成形技術亦有不足之處。其應用的限制顯而易見：需要外用液體介質及其相應裝置；並且有必要在焊接前對零件進行後續處理；考慮到對現場作業環境的影響，不大適合大批量零件加工。國內汽車覆蓋件模具製造存在的問題汽車覆蓋件有內外之別，相應地也有內外覆蓋件模具之分。內覆蓋件的表面質量主要是回彈和扭曲問題，模具的穩定可靠主要是防止拉傷、改善制件的翹曲和變形；外覆蓋件的表面質量主要是劃痕、孔與邊的毛刺、局部凹陷、貼合面成型質量、總成件裝配後的間隙等問題，模具要求工作部分製作精良，裝配精准，模具動作流暢等。應該說，國內已經完全具備製造一個完整的中級車車身模具的能力和技術，但模具不是批量生產，任何一套模具不管由哪家模具廠製造，最終還是由具體承擔其設計製造任務的具體人員完成。我們可以在整體經驗積累和標準化方面做很多工作，但因為是單件生產，所以事實上還是由個人水平決定的。目前國內整車廠的內覆蓋件模具主要由國內完成製作，而部份關鍵外覆蓋件模具採取外包方式。外包是基於國外的經驗更為豐富，發包方在產品製造週期和質量上有更大的期待。事實上外包製作的模具也存在許多問題，但對發包方來講，從心理上會認為國內問題更多。總而言之，汽車覆蓋件外形尺寸大，采用成線生產方式，使用成線模具；中小型衝壓件國外較普遍使用多工位級進模具，效率很高。隨着國內汽車工業的不斷發展，中国的汽车模具工業也在不斷進步，國外汽车模具廠的競爭優勢也將日漸被削弱，大家最終會越來越認同國內模具。汽車衝壓模具設計期待提高CAD/CAE系統集成技術談汽車衝壓技術，就不能忽視汽車衝壓模具的設計。目前市場上通用的CAD/CAE系統較之10年前有了很大變化，以前都是比較通用化的系統，目前都針對模具製造實際作了很多適應性的開發或轉化，這無疑是巨大的進步。現在市場上比較典型的一些CAD/CAE系統功能十分強大，但是在實際應用中，由於環境的變化，總是難以達到預期的效果，或者說存在少許不盡如人意的地方。從長遠來說，從降成本和服務的角度看，若有功能強大的國產CAD/CAM系統就更好。從長遠看，CAD/CAE的集成將成為一種需求或趨勢，事實上現在也有很多這樣的嘗試，但從應用效果看還不是十分理想。 CAD/CAE系統開發者有必要對覆蓋件模具的設計思路作一些特別的細緻的梳理、分析和特征化處理，然後再從軟件系統的角度找到一個結合點。在此方面做的比較出色的是Thinkdesign系統，該系統能夠在回彈處理上很好地實現工程師的意圖。軟件系統間的集成總是在不斷地向前推進，物理上的網絡化處理已經沒有什麼問題，現在一些模具廠已經實現PDM環境下的CAD/CAM集成。但從系統開發和模具廠工業應用的二者關系的角度看，沒有工業應用就沒有較為成熟的經驗可供借鑒，模具廠要應用就需要投資，而投資需要收益。同時，人才的培養也是一個不容回避的問題。圖: 精沖模具汽車衝壓模具製造對機床和刀具的要求 1. 對機床設備的要求汽車衝壓模具製造對設備的要求，主要體現在穩定性和可靠性方面。筆者最近去一家模具企業，該企業人員在談到其幾台設備和剛裝好的一台加工中心的使用情況時表示，設備的精度保持非常重要。同時，該人員指出，現在的設備越來越依賴設備安裝人員的技能和職業素養，設備安裝人員一定要把設備安裝好、調試到最佳狀態，在對操作人員進行培訓時要務必強調設備的使用和保養的要點及其帶來的結果。模具製造企業對花巨資購買的設備抱有很大的期望，這就需要各方努力以實現其預定的目標，實現共贏與和諧。若設備廠家能夠定期回訪用戶和上門服務，甚至進行一些大修服務和改造等，就更好。 2. 對刀具的要求對刀具的要求，筆者曾經談到過，主要有以下幾點： (下接第36頁)

用戶行業探寶 TREASURE HUNTING IN USER INDUSTRIES 鐵路運輸專區 PAILWAY，TRANSPORTATION 西班牙機床工業：軌道交通制造展雄姿 Spanish machine tool industry: A giant player in rail transportation manufacturing 西班牙機床製造商協會（AFM）供本刊特稿，編譯整理：滕振興軌道交通制造業已經成為西班牙機床工業重要的目標用戶行業，該國機床工具產品在世界主流的軌道交通生產商和輔助部件供應商的產品制造中，正發揮着不可或缺的重要作用。 The railway industry has become a major user of products made by the Spanish machine tool industry. 西班牙，作為世界機床工業中的佼佼者，是歐盟國家中機床工具產品的第三大產地和出口貨源地，其机床產品在汽車、航空航天、能源、鐵路、醫療用品、模具及電子應用領域發揮着重要作用，該囯生產的60%的機床工具產品出口至海外巿場。除了在機床行業有長期的設計和制造經驗之外，西班牙機床產品的競爭優勢還體現在，能極為靈活地應對廣泛領域的多樣化客戶需求，提供最貼切的解決方案，營造出良好的生產、回報和投資的氛圍，有2000多種涵蓋範圍廣且系列齊全的設備類型和繼續進行技術革新的動力，全行業銷售額平均有6%的規模被用於研發投入。西班牙機床制造商協會（AFM）已經有逾60年的曆史，在西班牙機床工業中扮演着重要角色，其擁有大約100家公司會員，會員產量佔西班牙全國機床總產量的92%左右，這些公司幾乎集中於同一生產區域，區域外聚集着大量實力雄厚、裝備精良的附屬生產工廠，從而形成了健全的技術網絡中心和競爭力。 AFM自成立之初即將其職能定位於鼓勵成員企業競爭，保護成員利益並促進行業的發展。通過提供範圍廣泛的服務，協會還幫助成員企業開拓在國際市場上的發展並協助實現進行技術革新的行業承諾。作為眾多用戶行業之一，軌道交通制造業已經成為西班牙機床工業重要的目標用戶行業，也是西班牙機床生產強國的一個縮影，其機床工具產品在世界主流的軌道交通生產商和輔助部件供應商的產品制造中發揮着不可或缺的重要作用。在本期的“用戶行業探寶”專欄，我們就將目光轉向軌道交通制造領域內的西班牙機床工業，重點遴選以下有代表性的機床工具制造商，分別聚焦於車輪的車削加工、尺寸檢測和維護，以及車輪、轉向架、鐵軌、牽引系統部件和車廂等產品的加工應用，如用於上述鐵路旋轉部件的工藝磨削設備，以饗讀者。車輪裝置制造系列 Danobat Danobat集團在機床制造領域擁有豐富經驗，集團下並設立了面向鐵路工業的工程技術公司，專業開發和生產先進立式車床，適用於高效率加工重型鐵路車輪。該機床的機械結構能滿足鐵路車輛部件制造的特殊技術要求，並能提供用於制造車軸、車輪、輪副和轉向架的成套自動化解決方案。其中，用於車輪裝置制造的TV/VTC系列車床集成了多種功能，包括動態刀具/部件測量、刀具自動預設、刀具監控系統等。圖: TV/VTC系列車床是Danobat集團用於車輪車削加工的代表產品。 Goratu Goratu機床有限公司主要提供各類銑削和車削技術，其客戶遍及全球。該公司前身為LAGUN、GEMINIS等知名機床制造公司，因此在發展過程中得以活用這些公司的大量知識和經驗，業務進展順利。憑借豐富的研發革新經驗，圖: LATHE GEMINIS GHT7 G4 1300臥式數控車床

用戶行業探寶 TREASURE HUNTING IN USER INDUSTRIES 鐵路運輸專區 PAILWAY，TRANSPORTATION Goratu利用最新技術為客戶提供各類新產品和解決方案，以滿足其各種加工需求。該公司生產的LATHE GEMINIS GHT7 G4 1300臥式數控車床配有輔助座架，可同步加工安裝在主軸上的車輪。動力轉向架製造系列 Juaristi JUARISTI公司創建於1941年，1943年已生產出首批鏜床。多年來，該公司陸續推出了各類系列化鏜床、銑床和加工中心。其用於軌道交通動力轉向架制造的鏜銑中心有堅實的鑄鐵結構、中心主軸箱和箱式導向系統。導軌將SKC低摩擦材料與滾軸支承相結合，以緩解振動和確保准確定位。縱向導軌的前部有箱式導向裝置，後部有線性導向裝置（共4個）。另外，旋轉工作台預加載雙小齒輪組成後衝力消除系統，20噸及30噸工作台配有靜壓系統，可安裝不同的銑頭以滿足多樣化的加工要求。圖: JUARISTI推出的刨式鏜銑中心用於轉向架的加工。鐵軌製造系列 Nicolás Correa Nicolás Correa S. A.公司通過與Industrias Anayak公司合並，現已成為歐洲領先工業集團之一的Nicolás Correa Group的母公司。目前，其在銑床生產的規模、技術革新、構想、設計理念和制造等方面均處於國際領先地位，年營業額超過9000萬元，能滿足客戶方苛刻的生產要求，可加工制造航空航天、鐵路、能源、通用機械等行業所需的模具及部件等。 Nicolás Correa公司的產品80%外銷，通過經銷商網絡及子公司，銷往德國、中國、法國、英國、美國、加拿大等主要工業國。另外，除了公司內部項目，該公司實力雄厚的研發部門參與西班牙及歐洲其它國家的多個領先技術項目的開發。其提供的用於鐵軌加工的VERSA M銑床，將龍門機型的具體特征與結構堅實性、多功能性和中大尺寸部件高精度加工性能相結合，且由於採用了移動式龍門結構，可以安裝多種銑頭及配件，該機型功能廣泛，效率極高，適用於各種應用領域。圖: VERSA M型龍門銑床 Zayer Zayer公司在機床制造領域擁有50多年經驗，致力於生產銑床及加工中心，其現代化和功能性的設計為提升客戶方贏利能力奠定了基礎。該公司產品的80%外銷至40多個國家和地區，是銑床出口領域的龍頭企業之一。1996年，公司遵循UNE-ISO 9001標准，通過了AENOR質量認証。其中，該公司提供的用於鐵軌加工制造的橋式龍門銑削中心GPCU 30000-AR，配有固定橫梁，主要特征之一是結構堅實，適用於加工鐵路領域所用的鋼材和錳材。該機可整合為單橋多頭，適用於同步加工多個同類部件或對稱部件。圖: 橋式龍門銑削中心GPCU 30000-AR 車輛牽引系統部件的製造 ONAPRES ONAPRES公司是歐洲液壓機領域最重要的設計者和制造商之一，可以針對不同的用戶靈活定制各種特點的壓力機。 ONAPRES公司和FAGOR ARRASATE公司均隸屬於 Mondragon集團。Mondragon集團是歐洲最大的工業集團之一，員工人數超過10萬人，年銷售額超過150億歐元。該集團的技術中心KONIKER致力於成型技術研發，ONAPRES與KONIKER的技術合作使ONAPRES始終處於金屬板材和新材料成型的技術前沿。 ONAPRES提供的該輪軸嵌入壓力機產品用於將各種部件插入車輪軸孔中，例如車輪、電機等，並可測定和記錄各個位置所用的力的大小。該機的機械性能可根據客戶的特定需求進行定制。通常情況下，負荷為300-600噸，機器的長度可根據圖: ONAPRES嵌入壓力機可自動記錄壓力的大小。

用戶行業探寶 TREASURE HUNTING IN USER INDUSTRIES 鐵路運輸專區 PAILWAY，TRANSPORTATION 實際情況而定。該設備已經用於包括西班牙国家铁路、葡萄牙铁路維修子公司、西班牙加泰羅尼亞自冶區小火車，以及智利的地鐵建設等項目。車廂製造系列 AUTOPULIT AUTOPULIT公司專業制造適於砂帶磨光、拋光、光亮精整、修邊、精滾光等應用領域的自動機床和數控機床。其根據EC安全條例和ISO 9001:2000質量認証，可為客戶提供特定需求的解決方案，並將新技術與研發革新投入相結合，其製造的各類機床可應對汽車、航空航天、家用電器、建築建材等行業的需求。圖: 4+4UT-CN適用於對車廂外部進行砂帶磨光精整。該公司生產的4+4UT-CN適於對車廂外部進行砂帶磨光精整，機械式橋架配有4+4可調式機頭，可沿外輪廓對雙面進行同步加工處理。在下一獨立作業過程中，則可對車廂前部和後部進行加工處理。其軌道長25米，橋架移動速度可通過電控方式調整；緩衝裝置配有補償功能，可對傾斜度進行獨立調整。其他系列 Maquinaria CME Maquinaria CME公司是小型/中型/大型銑床和鏜床領域的領先制造商之一，為各行各業提供所需的多功能、高精度機床。其機械設備均依據高標准生產，確保最高程度的結構牢固性、穩定性和適應性，所有生產流程嚴格執行ISO 9001質量控制標准。圖: Maquinaria CME公司提供的MP移動立柱銑床該公司可用於軌道交通制造的MP機型為一款移動立柱銑床，進給速度達35米/分，可進行擺動等多種方式作業，能與旋轉台、磁板或各類銑頭（手動式、自動式、直交式、連續式）相整合，構成與車廂制造有關的各種解決方案；同時，還可配備直線驅動式旋轉台，完成車削或磨削等加工任務。■ (上接第33頁) ①質量。質量是前提，而且對質量的要求是沒有止境的。總使用壽命和一次刃磨壽命是其衡量指標。 ②價格。越是在充分競爭的領域，價格的作用就顯得越大。性價比是其衡量指標。 ③研發能力。新品的推出能力至少包含兩個方面：一是對客戶需求的反應能力，用戶害怕刀具供應商漠視其需求，如客戶暫不需要的產品供應商卻大力推薦，客戶需要的產品卻又遲遲不予提供解決方案，這是令人困惑的。但現在這方面有了較大的改觀，我們看到一些成熟的有針對性的解決方案；二是新品的設計製造能力，這是對供應商技術製造實力的考驗。當然，並不是客戶的所有要求都是合理或可行的，但供應商（包括我們自己作為別人的供應商）的確有義務仔細分析客戶的需求並立足現有技術水平為客戶提供專業的解決方案。所以能否立足現有技術水平為客戶提供專業的或有針對性的技術解決方案就成為考驗供應商研發能力的一個非常重要且很現實的方面。 ④交貨期。目前，降低庫存已成為所有充分競爭行業所必須面臨的課題，所以越短的交貨期就顯得尤為重要。貼近客戶建立合理的庫存就成為一個現實的解決方案，越近就能越快。刀具供應商也不例外。典型企业：東風模沖單純的模具行業是一個技術密集、資金密集、勞動密集型行業，投資大，回收期長，所以很難迅速做大，單純的衝壓業務相對容易做大但缺乏核心技術支撐。東風模具衝壓技術有限公司通過做大衝壓業務來支持模具業務更快地發展，實現模具、衝壓的互動、互促。東風模沖公司是在整合東風旗下原三家公司的模具和沖焊製造資源成立的，業務範圍已從過去的單一產品擴展為目前的模具、衝壓、焊接一體化產品，可以為不同的用戶提供不同的產品及更加廣泛的服務。公司資產總額超過10億，近2000名員工，2008年實現銷售收入7.4億元。目前，“數字化製造”已經覆蓋到了公司模具設計製造的全工序鏈中，PDM技術的應用實現了全流程的協同管理。總體來說，東風模沖已具備每年開發、設計、製造1.5個整車車身模具及沖壓生產和總成焊接的綜合實力，是服務中國汽車工業的一支重要力量。■

用戶行業探寶 TREASURE HUNTING IN USER INDUSTRIES 鐵路運輸專區 PAILWAY，TRANSPORTATION 大批量生產：高速列車車輪的整體加工 Production in large series: Complete machining of wheels for high speed trains 供稿：德国DVS Group 如今在高速鐵路客運和貨運技術方面，其安全規定之嚴幾乎等同於飛機。在與安全相關的零件中，沒有哪個能夠像火車車輪那樣，在減少單件生產成本和加工工時方面拥有巨大的潛力。而釋放這一潛能的前提條件便是，制造商擁有最適合的、高性能的機床。 In passenger and freight transportation technology of high-speed railway, safety regulations are almost as rigorous as those for airplanes. But even under strict regulations, there is hardly a safety relevant component like train wheel which has such a high potential in reducing production cost per piece and processing time. The precondition is that the manufacturer has suitable, high-performance machine tools. 德國PITTLER T&S GmbH是一家中等規模的機床制造企業，主要制造單主軸和雙主軸的立式車銑加工中心。過去3年以來尤其在生產特高質量和性能的高速列車的車輪、剎車盤和驅動電機殼體等方面取得了突破。該公司的應用工程師對雙主軸車削加工中心進行了優化，使得在3班制運行的情況下在一臺機床上能年產40,000只車輪。加工過程中細節無所不在生產中，為適應高韌性材料而選用比較保守的切削速度，但同時採用超大進給量、使用圓弧刀片，切削截面達約20m㎡。加工結果顯示，達到了極低的單件工時(約12分鐘)，與單主軸車削加工中心在恆定轉速、雙刀架同時切削的加工方法相比，可節約超過30%的加工時間。圖: 高質量的車輪需要高性能機床實際生產中，可將雙主軸車削加工中心作為“加工單元”使用，或是將其集成到生產線中。兩個主軸同時工作，但加工的是兩個不同的工件(雙工位)。因此可以用恆定的切削速度、在切削時間優化的條件下進行加工。而得益於切削條件始終保持相同，刀具的使用壽命得以延長。根據工件的工藝要求，需兩次裝夾，即工件的每一邊需要一個工序，整體加工都在這一台機床上完成。自動上料後在主軸慢速旋轉的情況下，自動檢查工件的加工餘量，並考慮到毛坯的動態不平衡性和園跳動。當批量生產時，由於鍛模的磨損，工件毛坯的加工餘量會有很大波動。檢查後自動調用合適的NC加工程序—這些程序儲存在機床的數控系統內供選用。然後就開始切削第一道，如果需要就在某些段切削二道，操作者無需人工干預。兩個主軸同時工作，每個主軸上有一個刀具參與切削，用恆定的切削速度，即在優化的、保持相同切削條件情況下進行加工。在高壓且大流量的切削液條件之下進行切削，切削過程中始終以高壓高量衝洗切屑。為了不讓由韌性材料產生的長切屑影響加工，用碎屑機將其切碎後再輸送至排屑器排出。整體加工所用的刀具裝在一個萬能刀具轉塔里，使因換刀所損失的時間降到最少(約2秒)。萬能刀架配備有3個車刀接口，並配有一個電主軸用於需要驅動的刀具。刀具由動力夾緊，且磨損後可自動從刀庫里更換。取決於磨損狀況的換刀動作是在更換工件時進行(上、卸工件)，這樣就沒有任何時間損失。圖: 自動上卸料的雙主軸車削加工中心單機，年產能力為約40,000只車輪

用戶行業探寶 TREASURE HUNTING IN USER INDUSTRIES 鐵路運輸專區 PAILWAY，TRANSPORTATION 實時監控：加工過程盡在掌握在加工區域上方裝有一個攝像機，監視切削過程。可以在控制屏幕上觀測，如果是生產線則通過中央控制台觀測。同時，對切削力進行監控，一旦發現刀刃磨損過度或斷裂就及時中斷切削過程並更換相應的刀刃。當刀刃斷裂時也是從刀庫裏換刀，但在操作者監視下，操作者應判斷刀刃斷裂的原因並采取相應對策。加工單元由一個集成在拖板上的裝載機構裝卸工件。物流(車輪的進、出)由一個穿梭機穿過機床的基體完成。根據客戶要求，該穿梭機可以在機床的前面或後面裝卸工件，工件的翻轉動作則在機床外部自動完成，即在穿梭機上有3個工件位置：1個用於毛坯，1個用於已翻轉的工件，1個用於成品件。在生產線(由2至3台機床組成)上，工件裝卸由線性龍門式裝卸機構自動完成。兩個互相獨立的滑車各有一個動力抓手用於抓取不同直徑的工件(可編程)，它們在防碰範圍內運動，使得滑車的向下線性運動保持在安全區域內。因此該設備範圍內可以走人，不受限制，每台機床的加工過程也能被視像監控，新刀具也可被換入刀庫內。卸工件時，上述抓手可在切屑槽上方翻轉，以便清理工件上的切屑和冷卻液。先由2號滑車卸下2號主軸上的工件，清理循環在兩個主軸之間進行，然後該滑車離開機床範圍，而此時1號主軸還在加工。隨後，1號滑車從上面進入1號加工區域，卸下工件並駛向兩個主軸之間的清理循環，同時翻轉工件，將清理好的工件放到2號主軸的卡盤上。然後，1號滑車抓取1件已准備在機床旁的工件毛坯，將其裝載到1號主軸上。於是，加工循環又從檢查加工餘量開始。每次車削過程結束後，刀架將電主軸轉入以加工壓孔和緊固裝配孔。萬能刀架能旋轉至所需角度。所需的各種鑽頭都能從刀庫自動換入到電主軸中。加工完畢後工件在一個機床外部的激光刻錄機上打標，刻上所有的重要數據，令車輪的加工路徑有據可查。圖: 一條由2 x 3 臺機床組成的生產線能年產約240,000只車輪通常，一套自動設備由3台機床組成，並排地放置相同的兩套。兩套設備可由一個操作者操作，一台帶多個顯示器的中央操作台供其使用。運行過程中，操作者只需照看磨損刀具的更換。而工件毛坯和成品件的輸送由廠房內的天車（操作者可控）完成。■ 精於鐵路螺栓制造：LASCO螺栓熱壓機供稿：Lasco International Group 當制造直徑達90mm的標准螺栓和特種螺栓、特別是直徑較大的應用於鐵路建設的螺栓產品時，實踐証明直接驅動式螺栓熱壓機是首選的成型方法。 LASCO熱壓機工作原理德國金屬成型機床制造商LASCO提供的這套直接驅動式螺栓熱壓成型機生產線，即是應用於鐵路螺栓成型的代表性設備。該設備的工藝流程是：切斷後的棒料通過感應加熱器，在部分長度（長型緊固件）或全部長度（短型緊固件）上加熱到鍛壓溫度；生產線配有兩套機械手，一套機械手將部件從加熱器卸料口取下，將其裝入熱壓機的下模內；另一套機械手在鍛壓完成後將部件取走。對於螺栓頭部較大的專用緊固件，可能需要在最終成型前增加預成型工位，以避免熱壓彎曲。這種情況下，熱壓機在其導向衝頭上配置裝有兩個不同上模的衝壓滑塊。熱壓後部件由液壓頂出機構從下模中部頂出，以方便機械手拿取。圖: LASCO螺栓熱壓機能夠無飛邊制造較大尺寸鐵路螺栓緊固件高精度無飛邊熱壓成型有飛邊的螺栓熱壓成型是常見的生產方法，適用於各種材料重量和溫度下的變形，有後續切邊工藝。而無飛邊的熱壓工藝則需要對直徑和長度進行精確控制，還有可能要考慮冷拔鋼的光亮度和切料的精確性。 LASCO直接驅動式螺栓熱壓機配有變頻器，具有衝壓精確穩定等優點，不像曲柄壓力機那樣有固定行程，特別適用於無飛邊鍛壓。借助於這一特點，上下模可在接觸面上精確閉合，確保螺栓頭厚度尺寸始終如一。變頻器還有助於壓力值精確控制，盡量避免過剩力量傳至模具，從而延長模頭使用壽命。■

汽車製造工藝裝備 AUTO & PARTS MANUFACTURING 切削加工系統工程在汽車制造中的應用 Application of cutting system engineering in auto manufacturing 達世亮上海通用汽车有限公司动力总成厂高級经理，教授級高工汽車制造業中，切削加工的重要性和復雜性非常突出。近年來，汽車制造過程中切削加工的變化和發展尤為令人矚目，新工藝、新方法層出不窮。 In the auto manufacturing industry, cutting process is extremely important and complicated. In recent years, the auto industry has experienced great changes and noteworthy development in cutting process, thus giving birth to a full range of new technologies and methods. 為什麼說汽車制造業中，切削加工的重要性和復雜性極為突出？這是因為，大量的多種類零件需要進行精密、高速、高效加工；汽車生產自身大批量、嚴格按照節拍進行流水生產的特點；與此同時，激烈的巿場競爭也進一步加劇了對汽車生產柔性化和切削加工制造成本控制的要求。近年來，可以看到汽車制造過程中的切削加工發生了很大變化並獲得全新發展，出現了不少新工藝、新方法。比如，曲軸加工採用車–車拉、外銑或內銑；連桿加工採用漲斷工藝；凸輪軸加工採用裝配式凸輪軸然後直接磨削成形的工藝方法；氣缸體主軸承孔、連桿大頭孔加工採用絞珩工藝等。生產過程中，大量採用數控加工中心機床組建的柔性加工線，切削速度和進給量等切削參數普遍大幅提高，制造過程加速向着高速、高效加工的方向發展，創新的刀具結構、全新的刀具材料和新型的表面塗層被不斷採用，等等。而且，對生產過程和加工質量的穩定性要求也更為嚴苛，對制造成本的控制亦趨緊。所有這一切，都對切削加工提出了新挑戰。切削加工是一個系統問題在高精密、高速、高效率的大規模汽車制造切削加工生產中，有時會發生種種異常情況，包括工件加工尺寸超差；位置度不符合要求；加工的表面形貌不理想；刀具崩刃、折斷、異常磨損、刀具壽命短和刀具成本居高不下，等等。而這些問題需要在盡可能短的時間內獲得解決，否則將給汽車製造的正常生產帶來很大影響。 1. 只是因為刀具出了問題？實際工作中，不少人往往有一種習慣性思維，切削加工中一旦出現異常，就認為是刀具出了問題，大量的工作和解決措施也多圍繞着刀具進行，其結果卻是花了很多精力和時間，原因仍不甚明了，問題得不到徹底解決。其實，切削加工特別是高效加工是一個系統問題，刀具只是這個系統中的一個環節。在切削加工中，所加工的工件毛坯、設備、刀具、夾具、切削液等共同組成了一個系統，切削加工的問題是這個系統中多個因素和變量綜合作用之下的產物。而且，對於不少企業而言，這個“系統”可能並不僅僅表現為一道工序或一台設備，而是整條生產線；而刀具自身又是其中的一個子系統，包括刀具結構、几何形狀、刀體材料、切削刃材料、刀具塗層等等多個方面。上述所有的因素綜合在一起，影響和決定着產品的尺寸、形狀、位置、表面形貌、加工精度等，而整個系統中的任何一個因素發生變化，都會對系統的輸出即加工質量、加工效率和加工成本發生影響。舉個很好理解的例子，在過去，人們雖然已經感覺到切削液對切削加工有作用，但往往也只是將其作為生產加工中的一般輔助材料來處理。但現在的生產實踐卻告訴人們，作為整個切削加工系統之一環的切削液已經重要到如此的程度，以至於如果切削液選擇不合適或是管理不當甚至會造成生產無法正常進行，刀具不能正常使用。又比如，銑削加工出來的工件表面質量達不到要求，更換多家刀具供應商的不同改進的銑刀也仍是達不到要求，最終更換機床主軸後，所加工的工件質量達到了要求，發現問題的真正根源並不在刀具，而是系統中的其它因素發生了問題。 2. 廣義上的“切削加工系統” 機床主軸的跳動，加工過程中的振動，刀具的動平衡，切削

汽車製造工藝裝備 AUTO & PARTS MANUFACTURING 液的品種、濃度、壓力和流量，刀具的預調整，以及切削參數的匹配等等，都會對切削加工的結果產生重大影響，而影響切削加工結果的原因遠遠不止這些。為了提高切削加工效率，近年來高效切削獲得了廣泛應用，可是需要注意的是，對於汽車制造業的切削加工來說，真正的高效加工追求的不僅僅是單台機床的高切削效率，還要求實現整條生產線的高切削效率，也即追求整個系統的高效率。這就需要合理地安排工藝、合適的機床設備和高效刀具，科學的管理和完善的過程控制體系以及快速、可靠的刀具供應物流體系等。站在這個高度看，切削加工這個系統就更大，它不僅是被加工工件和加工裝置、加工介質組成的物質系統；還包括刀具的壽命控制、刃磨、調整、採購供應管理、成本核算和控制等組成的管理系統；切削參數設定和調刀與修磨規範等組成的技術系統；切削數據庫和刀具管理軟件等組成的信息系統等等。切削加工系統的構成 1. 組成要素包括機床、夾具、刀具、切削液、被加工工件、操作者，等等。 2. 各個子系統包括工藝系統、切削摩擦學系統、刀具系統、機床系統、夾具系統、刀具管理系統、切削質量控制系統，等等。 3. 輸入包括待加工的工件毛坯，各項加工要求等。這里要注意的是，工件毛坯是系統的輸入，可是它進入切削加工系統後，又成為切削加工系統中的一個部分，對切削加工系統中的其他變量和切削加工系統輸出產生影響。 4. 輸出即加工完成的產品，實現的加工結果，如加工質量、加工效率、加工成本等。 5. 反饋和控制測量和控制形成了輸出對輸入的影響（如圖1），這是一種反饋。反饋有正反饋也有負反饋，輸出對輸入響應的誤差，通過合適的反饋可得到及時糾正，使輸出向輸入要求的中心值收斂，否則輸出就會愈加偏離目標值，出現成批的加工不合格品。反饋和控制切削加工系統輸入輸出圖: 圖1 切削加工系統的反饋與控制切削加工系統工程的發展和應用切削加工既然是個系統問題，就只能用系統的觀點和方法來分析和處理。系統工程是近三十年發展起來的一門新興的綜合學科，重在運用系統觀點和系統方法處理復雜的工程、科研和生產任務。鑒於系統工程的理論和方法本身也處在研究和發展過程中，而將其應用於切削加工領域，就更有很多問題要回答和解決，需要發展新的理論和新方法，進行不斷的探索和努力。切削加工系統工程歸屬於系統工程這門大的學科，但又是針對切削加工過程應用所形成的一個專門分支學科，因而很多方法將是切削加工領域所特有的。為使切削加工真正成為高效加工，不僅要進行理論探討，更要立足切削加工要達到的目的、實現大批量且柔性化的高效加工這個角度來進行分析和應用，因此，觀念和方法的創新必不可少。不論是從事工藝規划和設計、現場技術支持和生產管理，抑或從事刀具設計、刀具制造、刀具銷售、刀具應用，還是分析解決與刀具有關的切削加工問題，都必須從系統的觀點出發予以分析和解決。這要求我們具備切削加工系統工程的知識，了解該系統中的各個子系統，應用系統工程的方法獲得切削加工問題的整體解決方案。應用系統方法分析和解決切削加工問題通過運用系統工程，能夠將有限的人力、物力、財力資源運用到正確的方向，解決切削加工中的難題。 1. 認識切削加工的系統特征 ①系統的整體性：切削加工是一個完整的系統，因此在解決問題時必須建立系統的概念，考慮其整體性。 ②系統的相關性：切削加工系統是一個多變量多輸入的系統，其內在各部分緊密相連並有交互作用，需要在綜合考慮的基礎上分析和解決切削加工問題。 ③系統的動態性：不能靜止地看問題，而需進行動態分析。注重各子系統的接口和聯系，深入理解各子系統並遵循其運行的客觀規律，努力使系統處於受控狀態。 2. 始終持有系統的觀點 ①剛性：指機床、夾具、工件和刀具整個系統的剛性，而非孤立的機床本身的剛性。 ②跳動：是刀具裝在主軸上的跳動，而不僅是刀具本身的跳動；是機床運動過程中的動態跳動，而不僅僅是機床停止過程中的靜態跳動。

汽車製造工藝裝備 AUTO & PARTS MANUFACTURING ③高效加工：強調整條生產線的高效，而不僅是單個工序或單台設備的高效。 ④制造成本：亦是系統的綜合成本，在相同口徑和條件下進行的比較，是從總體和長遠權衡的成本。 3. 區分影響系統變化的普通原因和特殊原因切削加工系統作為一個動態系統，其中一直在發生着各種變化，從系統工程的觀點看，影響其變化的原因可分為普通原因和特殊原因。普通原因是系統中固有的隨機變化的因素，而特殊原因不是系統所固有的，但會引起系統輸出的明顯變化。從刀具壽命隨時間變動的示意圖可見（圖2），刀具壽命原來在某個平均值附近發生上下波動，引起這種微小波動的原因是系統普通原因，但是如果一段時間後刀具壽命突然變短或變長，這就必然存在某種特殊原因。這時，就必須將這種特殊原因找出來並採取相應措施，或者是使刀具壽命恢復到原有程度，或是發現了某種有利因素，則應設法將其鞏固下來，成為系統中的固有因素，從而延長刀具壽命、降低刀具成本。 4. 重視切削液對切削加工系統的影響 ①切削液在機械加工中的應用非常普遍，但其具有的潤滑、冷卻等多種功效對於切削加工的重要性則並非廣為人知。 ②認識切削摩擦學系統的摩擦學特性，認識選擇正確的潤滑方式、潤滑方法和潤滑介質的重要性。 ③在切削加工的工藝過程控制中，必須將切削液及其潤滑方式包括切削液品種、濃度、清潔度、PH值、流量、壓力等作為過程控制參數嚴加控制，這樣才能確保獲得要求的切削加工性能和加工質量及高的生產效率。 5. 根據切削摩擦學應用好導條式刀具帶導條刀具充分利用了摩擦學原理，將其巧妙地應用於精密孔加工的鏜削和鉸削刀具上。在理想的工作情況下，刀具導條並不真正與工件已加工表面直接接觸，真正起作用的是刀具導條與工件已加工表面之間的一層油膜。而這層油膜能否形成，其油膜剛度如何，是這種帶導條刀具工作成功的關鍵。所以，這種刀具的導條結構設計和制造有很多特殊要求，對切削液的要求也很高。

汽車製造工藝裝備 AUTO & PARTS MANUFACTURING 6. 刀具表面塗層的應用具有系統條件一般認為，塗層應用在刀具表面將有利於延長刀具壽命或提高加工效率，不理想的情況下也僅是塗層不起作用而已。但實際上，刀具表面塗層的應用是有系統條件的，也即要求加工某種材料的、一定的刀具基體材料和一定的表面塗層需與一定的切削參數等工作條件相匹配，如選擇不當，則有可能產生負面作用。 7. 掌握切削摩擦學系統的配副性刀具材料、刀具表面塗層在切削摩擦過程中存在一個與被加工工件材料的摩擦學系統的配副性問題，需要基於切削摩擦學解決不同種類工件材料與刀具材料以及表面塗層材料之間的適配性問題，以選擇合適的刀具材料以及相應的表面塗層。制造成本的系統控制 1. 關注工藝規划設計中一次性投資與長期性制造費用之間的關系 ①注意將制造費用中的設備折舊、人力成本和公用動力、刀具、設備維修及備件、化學品消耗等運營費用聯系起來統一考慮和分析處理問題。 ②刀具費用的高低與新刀具、新工藝、新技術、新材料的採用緊密相關，與刀具的採購、物流、調整、修磨、刀具質量控制、刀具優化及刀具管理等多方面緊密相聯。刀具壽命時間圖2 刀具壽命隨時間變動的示意圖 2. 高度重視項目規划投資階段的刀具方面工作 ①近年來的工作實踐和國內外的經驗都表明，一把價值幾萬元的刀具有可能影響一台價值幾百萬元的設備的效率的發揮。 ②注意一次性設備和刀具投資與長期性刀具消耗費用之間的關系。有的項目可能在項目規划時節約了設備投資，卻採用了昂貴刀具或不合理的切削參數，造成刀具壽命短以及長期的刀具消耗成本過高，需要綜合權衡。 ③工藝規划階段對刀具的設計和安排在很大程度上決定了生產階段的制造成本和刀具費用。 3. 處理好幾項重要關系 ①設備的選用與刀具的選用之間的關系；②當前設計與長遠考慮之間的關系；③規划產量與真實產量波動之間的關系；④減少設備數量或投資與工藝合理性之間的關系；⑤切削用量加大與可能的刀具壽命縮短之間的關系；⑥設備投資節省與刀具費用增加之間的關系；⑦柔性化程度與加工效率之間的關系。 4. 工藝方案需適應系統條件採用怎樣的工藝方法、設備、刀具等與產量及其變動情況緊密相關。從切削加工系統工程的觀點看，不能簡單地說採用加工中心機床好、還是採用專機好，或者是採用某種設備組合好，關鍵要看所組成的系統的綜合情況，以及其是否適應周圍環境條件，因為在某種情況下好的工藝方案在另一種情況下有可能不適合。重要的是，對這種相互變化的情況及其相互關系進行分析研究，以此指導工藝規划和設計。 5. 項目規划階段對刀具耐用度和使用成本的控制需要設法探索的是，如何在項目的規划設計階段就對刀具的設計選用加以更有效的管理和控制，並向設備供應商和刀具供應商提出項目投產後對刀具耐用度和有關使用成本的基本要求，對投產後將發生的刀具費用和制造成本在項目的規划階段就有預測和控制。這將大幅提高新項目實施後的技術經濟效益。結語切削加工是一個復雜的大系統，要實現真正的高效加工就必須運用系統的觀點和系統的方法。也正因為此，我們不能將切削加工系統中的問題孤立地、靜止地、分割開來地看待和處理，而是需要打破專業的界限，關注到切削加工系統中的多個復雜要素和變量。一方面，我們要了解各子系統本身的專業特點；另一方面，還需要尋找和發現各子系統之間的相互聯系和相互作用、各子系統內部各因素之間的相互聯系和相互作用，了解它們的交互作用對系統輸出的影響，掌握某些變量之間相互制約的關系。可以想象，現代汽車制造的發展不斷帶來新課題，出現更多的難加工材料，要求更高的加工質量和加工效率、以及更具競爭力的加工成本。面對這些挑戰，系統工程方法的應用將提供有效途徑和科學方法，從而獲得切削加工方案和切削刀具性能的全面優化，讓切削加工中出現的新問題迎刃而解，實現理想的切削加工系統輸出。上述種種都將有助於持續創新，增強企業的核心競爭力。■ 編者按：本文经達世亮先生首肯、精選自作者編著的《汽車制造切削加工系統工程及應用》一書。

經貿與市場 TRADE & MARKET 由騎兵聯想到高速鋼麻花鑽 High-speed steel twist drill: The declining cavalry 楊曉中國機械工業金屬切削技術刀具協會理事高速鋼麻花鉆是最為普遍的一種傳統孔加工刀具，在現代制造中仍佔有一席之地的它，正不可避免地逐漸淡出人們的視野。就像古老的騎兵兵種在科技裝備精良的現代戰爭中逐漸沒落一樣，留下的更多是其曾經席卷“沙場”盛極一時的回憶。 As the formerly popular conventional drilling tool, high-speed steel twist drill, is still being applied in some areas in modern manufacturing. It will be inevitably phased out by users someday, like the declining cavalry in the modern military force. 前段時間，讀到一篇新華網關於記者探訪解放軍最後的騎兵的文章。文章說，騎兵，正在從人們的視線中一點一點消失，普通百姓也只能從《大決戰》等戰爭影片中修補一下腦海中殘存的記憶。誰也不能否認騎兵這個傳統兵種在現代科技戰爭中的尷尬地位，威武的馬刀抵不過飛速的子彈，戰馬奔騰的踪迹正被裝備精良的步兵戰車轟轟碾過。高速鋼麻花鑽是一種發明、使用了一個世紀的最普遍的孔加工刀具。由於長期以來，孔加工工作量大致佔整個金屬切除工作量的25%，高速鋼麻花鑽的重要作用自然不容小覷。雖然它在整個大工業範圍內還是一種使用相當普遍的刀具，但不可否認它在現代制造的領域內的生存空間已經顯著減少了。在上海大眾汽車制造有限公司的三個發動機制造廠，原先就只有在建造最早的發動機一廠內的生產線上高速鋼麻花鑽使用比較普遍，而在後來建設的發動機二廠和發動機三廠這兩個現代化程度更高的生產線上，高速鋼麻花鑽已難覓蹤跡而普遍使用整體硬質合金鑽頭、可轉位鑽頭和可換頭的鑽頭。現在，他們的發動機一廠正在進行大規模的技術改造，行業內很多人預測，當該技術改造完成後，在那條生產線上高速鋼麻花鑽的生存空間將被極大地壓縮，就像現代軍隊中用機械化部隊來取代騎兵那樣。高速鋼麻花鑽仍佔據一席之地但技術的進步無法阻擋在探索究竟是什么原因讓這共和國最後的騎兵部隊依然馳騁着時，文章援引被採訪的騎兵的話說，“這是一種文化，也可以說是一種精神傳統。騎兵見証了中華民族3000多年的戰爭史，成吉思汗曾經率領騎兵直抵歐洲大陸，盛極一時，只要有戰爭就會有騎兵，騎兵不會落伍。” 是的，高速鋼麻花鑽也許同樣如此。是什麼原因促使高速鋼麻花鑽還繼續在制造行業佔有顯而易見的一席之地？高速鋼麻花鑽也同樣堪稱一種文化，一種精神傳統。筆者曾經工作過的作為我國工具行業的“四大金剛”之一、當年的國家一級企業上海工具廠，記得它得到過的兩個國家質量金質獎都出自於高速鋼麻花鑽：一個是高速鋼直柄麻花鑽，另一個是高速鋼錐柄麻花鑽。某種程度上，當年的上海工具廠正是在高速鋼麻花鑽制造技術的領先，才造就了上工廠的名滿中華。而且當年的上工廠為進出口公司定牌生產的“鑽石”牌高速鋼麻花鑽的出口，其產品水平我認為也不是現在的那些成十億以上規模出口的高速鋼麻花鑽的水平可比擬的。因此，上工人中的許多人，一直為他們的高速鋼麻花鑽而驕傲，就像騎兵排長為騎兵這個兵種而驕傲一樣。但是，技術的進步不可阻擋。產品的生命周期一定是存在的，盡管高速鋼麻花鑽的生命周期看起來已經是很長了。我在以前發表的評論中也曾談及過這個話題，也曾援引中國機床工具協會工具分會秘書長沈壯行先生在我們舉辦的“中國刀具設計制造培訓課程”上的報告，介紹了他對德國一家生產標准刀具和專用裝備的著名工具企業—Rohde Doerrenberg公司在1984年突然宣布破產進行的分析解讀。沈秘書長指出，Rohde Doerrenberg公司在上世紀六十年代因發明麻花鑽四輥軋制新工

經貿與市場 TRADE & MARKET 藝而聞名於世，但最終卻在技術發展的大變革中因墨守成規而被無情的巿場趕出局。在沈秘書長看來，四輥軋制工藝被淘汰的真正原因是發達國家制造業發展已經進入新時期，對刀具也出現了新的需求。這種需求就是：高效率和多樣化。而這種事態發展，導致只適合大批量生產千篇一律標准刀具的軋制工藝被淘汰出局。這一事件表明，國外工具企業的發展模式已經迅速啟動了從標准化向多樣化的急劇轉變。圖: Walter-microdrill試與火柴比“胖瘦” 筆者認為：在材料特性方面，高速鋼的優勢在於韌性和工藝性方面，而硬質合金的優勢則主要體現在耐高溫性能和剛性方面(反映在更高的切削速度和可進行更多種類的塗層，以及更小的變形)。在金屬加工領域，高速鋼鑽頭在小直徑、大直徑和大長徑比等領域內技術上還有一定的可取之處。至少在上個世紀末還是如此。而這些年刀具技術與其它許多技術一樣，在不斷的成長、發展：硬質合金制造技術如材料的微顆粒化使硬質合金的韌性得到很大改善，刀具結構的創新又很大程度上彌補了硬質合金工藝性的不足(其不足主要是難以制造大尺寸和復雜形狀)。如今，整體硬質合金鑽頭在小直徑方面如Walter Titex已達0.1mm(如左圖)，加工曲軸油孔的大長徑比整體硬質合金鑽頭也得到了廣泛應用（如Walter Titex和肯納），而在大直徑方面則是結合中心硬質合金鑽頭加外圍可轉位刀片的組合結構(如肯納的KSEM和KSEM PLUS)，或者焊接或可轉位刀片的內排屑、外排屑大鑽頭(如山特維克可樂滿的噴吸鑽)，高速鋼鑽頭在金屬加工方面的應用已越來越有限。圖: 肯納推出的KSEM PLUS 在這樣的形勢下，維持高速鋼鑽頭的生產對於國際領先的刀具制造商而言應該不是好的選擇。因此，除了像前不久肯納金屬剝離整個高速鋼鑽頭生產線之

經貿與市場 TRADE & MARKET 外，也有刀具業國際巨頭選擇合並高速鋼鑽頭的生產線。據筆者分析，這種跡象是很有可能預示着他們將逐步減少甚至在不久的將來停止高速鋼工業鑽頭生產。在全球高速鋼工業鑽頭出現衰退時，不管是果斷採取措施進行完整剝離，還是收縮規模以觀察其變化再採取進一步的措施，或者用其它措施奮力挽救這種衰退，都是值得考慮的。困境與出路前些日子，看到了著名經濟學家郎咸平先生的一段關於制造業的論述。郎先生將制造業分為七個環節，即產品設計、原料採購、制造、零售、批發經營、訂單處理、倉儲運輸。他反對將制造一個環節的作用誇大，從而把我們國家列為制造大國。他認為制造環節是七個環節中附加值最低的環節，而其餘六個環節都需要有高文化背景的知識分子去做，我的理解也認為那是最沒有核心競爭力的環節。這話聽起來感覺不那么爽，但思索一下，是不是在各個部門中，的確是在制造這個環節高文化背景的比例最低？ 1. 國內高速鋼麻花鑽所面臨的困境我們國內的高速鋼麻花鑽雖說大部分不是由老外來設計，但實際上是照搬標准的無設計產品。沒有設計，也就不會產生設計所帶來的附加值。千篇一律的產品，都像是孿生兄弟，大打價格戰恐怕就在所難免。在生產高速鋼麻花鑽的原材料採購方面，我們有時也是缺乏遠見的。質量的可靠、穩定、供貨單位的風險小等等，在某些廠商那里已經不重要，他們推崇的是比價採購。比價採購這個方式原則上並沒有問題，問題在於比價的准入門檻。門檻越少，參與比價的就越多，但質量越不好控制，幕後交易也就越容易上演。而且，比價採購使高速鋼原材料的供應商分散，不僅難以得到量價相關的成本優勢，得到大客戶應有的供應商的重視，刀具熱處理的質量控制也更為困難，從而增加了產品質量失控的可能性，採購企業的風險就更大了。這樣一來，我們在原材料採購這一塊的附加值也難以實現。據我所知，就高速鋼麻花鑽而言，我們大部分零售都不控制在制造商手上，分散度極高。這種經營的分散使了解客戶需求變得異常困難，制造商很難根據用戶的需求來調整產品的結構，改善產品的適用性。產品生命周期理論要求不斷地對產品進行改善和提升以延續產品的生命周期，如果我們的高速鋼麻花鑽制造商缺乏與最終用戶的持續的有效的溝通，不能真正地使產品適應客戶不斷發生改變的需要，我們的競爭力就會下降，我們在零售這個部分的附加值也會隨之下降。 2. 何不另闢蹊徑？那篇關於騎兵的報道中還提到一位名叫王青偉的騎兵部隊獸醫的話。他談及2008年汶川地震時說道：“如果當時有我們騎兵在附近就好了，在車輛無法開動的地方，我們的馬就能過去，或許能更迅速地抵達災區。我們是一支特殊的快速反應部隊。” 騎兵在那些特殊場合能發揮比我們現在的機械化部隊更大的作用——雖然這只是特殊場合。高速鋼麻花鑽的未來也許同樣如此。中國刀協前常務副理事長高翔教授在寧波從事的高速鋼麻花鑽業務，也許就是這樣一種專門用於特殊場合的產品。據高教授介紹，他們的產品既不是用於現在硬質合金鑽頭大行其道的大生產領域，也不是用於國外家庭偶爾使用的DIY領域，而是供所謂專業人士使用的——比如專業施工隊現場裝配時使用電鑽的場合。而這些高速鋼麻花鑽的使用特點之一就是軸向力相對恆定（即如施工人員的臂力）。高先生所在的寧波華刃為此進行了相關的改進，使之產品質量更適合那些特定的專業人員使用，這就使得這些產品的附加值比其它高速鋼麻花鑽要高出許多。這令我更加肯定地認為，目前還看不出在這些場合高速鋼麻花鑽有將被取代的跡象。展望關於騎兵的報道中說，被採訪的幾名戰士對騎兵的未來顯得很淡定，他們知道也許隨着科技的發展和戰爭方式的改變，騎兵這個古老的兵種會被取消建制，他們只是希望這一天不要很快到來，他們喜歡揮舞着馬刀、席卷草原的那種震懾。我也知道隨着大工業設備的發展，高速鋼麻花鑽在大工業領域內也許會被遺棄。但作為上工廠直柄麻花鑽、錐柄麻花鑽這僅有的兩種國家金質獎產品的曾經的工藝人員，作為上一個世紀80年代上工廠承擔國家《機械工業產品振興目標研究》子課題高速鋼麻花鑽的三名研究人員之一，我對高速鋼麻花鑽同樣充滿着深厚的感情。矛盾的是，與此同時，我的理智卻又希望高速鋼麻花鑽大規模淘汰的日子早日到來，因為那將意味着我們的加工裝備得到普遍改善，我們的加工效率得到更大提高。我更希望我們所有刀具的附加值，能從制造環節擴大設計、採購、訂單處理、倉儲、批發、零售等各個環節，成為真正的刀具制造強國，讓我們國家的整個制造業都變成鐵齒銅牙。■

金屬切削成形及鑄造 METAL CUTTING, FORMING & CASTING 關於鍛造展寬的計算公式探討 Discussion about the computing formula of forging broadening 河北科技大學王德擁石家莊市職業技術教育中心王迪鍛造展寬計算在工程實踐中的重要性無可否認。回顧近50年來國內對這一計算模式的研究歷程，筆者指出了現行展寬計算公式的不足之處，並提出了新提案以及相關的深入研究。 The computation of broadening is a vital step in hot forging engineering. The article looks at the computing modes in this area dating back 50 years ago in China and proposes a new computing method in view of the disadvantages in the current solution, with abundant research. 問題的由來鐓粗和拔長是自由鍛造最基本的工序，各種鍛件中的絕大部分都是以拔長工序為主完成最終成形的。將圓形截面的坯料拔長鍛或矩形截面的長條類鍛件也是自由鍛造中的常見工序，如何根據鍛件最終要求的矩形截面尺寸來選擇拔長初始坯料直徑是至關重要的工程實際問題。如果原料直徑選擇偏小，可能導致最終鍛出的矩形截面尺寸達不到要求，這樣一來，在無法採取鐓粗修復的情況下就要全面報廢；如原料直徑選擇過大，又可能會把本該一火鍛成的鍛件需經多次加熱、鍛造才能完成，勢必造成極大的資源浪費，使生產成本提高。長期以來，這個問題一直困擾着在鍛壓生產一線工作的工程技術人員。在2005年的5月間，一位從金屬塑性成形專業（即鍛壓專業）大學本科畢業後已經工作了10 年的某鍛造廠廠長仍親自來和本文作者探討此類問題，並為在校所學鍛造成形理論的蒼白無力而慨嘆。計算公式的研討歷史為了根據鍛件矩形截面的幾何尺寸（B、H）求得拔長初始坯料直徑（D）的計算公式，首先應該研究圓形截面坯料在平砧間拔長過程中的變形規律，很多前輩學者都為此付出了努力。理論研究表明，影響拔長鍛造展寬的因素很多，完全可以基於經典的數學和力學理論，導出具有一定通用性的、可以定量使用的截面變換計算公式是很困難的，因而，為了滿足解決工程實際問題的需要，仍然不得不使用經驗公式。近30年來，在我國幾種有影響的專業技術期刊上，發表過很多介紹有關經驗公式的文章。在此不再一一列舉，下文將先來分析這些公式的使用效果如何。現行計算公式的使用效果坯料在拔長過程中會發生展寬和伸長，這兩種變形不僅使拔長後的坯料截面面積減小，也可以使截面形狀按預定要求進行變換。目前理論書籍中最為流行的截面變換經驗計算公式如表1。數十年的生產實踐表明，公式3-1和3-2是完全實用可靠的，它已經得到了業內人士的普遍認可，幾乎成為每一位在鍛造生產一線工作的技術人員和中、高級鍛造技工必備的基本常識。但公式3-3卻是不能盡如人意的，可以舉例試用一下：如要拔長鍛造一個矩形截面尺寸為B1=100mm，H1=50mm的長條扁鋼鍛件，試求拔長初始的圓鋼坯料直徑D1應是多少？截面變換變形簡圖計算公式公式編號由圓變方 D A 當l0=b時, D=(1.35~1.45)A l0—送進量 b—砧寬 3-1 由方變圓 A D A=(0.98~1.0)D 3-2 由圓變扁方 D B H 當H<0.5B時，D=2B+H/3 當H≥0.5B時，D=H2=B2 3-3 圖: 表1 拔長過程坯料截面變換經驗計算公式

金屬切削成形及鑄造 METAL CUTTING，FORMING & CASTING 則： D1=H1 2+B1 2=100 2+50 2=111.8mm 如要鍛造另一個稍薄的同類鍛件，B2=100mm，H2=48mm，該使用多大的圓鋼來拔長呢？則： D2=1/3(2B2=H2)=1/3 (200+48)=82.6mm 那么，現在可以對比這兩個範例。兩鍛件的截面厚寬比H/B之差僅為0.02，但計算出的拔長初始坯料直徑卻相差29.2mm。如以D1為基礎直徑，則相對差異為26％；若以D2為基礎直徑，相對差異竟達35.4％。這種計算結果顯然對工程實踐失去了指導意義，是不能被公式使用者所接受的。也正因如此，才出現了前文所提及的各種各樣、不同版本的計算公式。筆者推薦的計算公式在幾何學中，正方圖形只是矩形、即扁方圖形的一個特例（H=B），而在拔長過程中，截面從圓形到正方形的變換卻是已有成熟規律可循的，即公式3-1。認真觀察圖1可以發現，拔長後能夠鍛出的最大正方形截面恰恰就是初始坯料截面圓的內接正方形，即，這正好在公式3-1的計算幅度之內，二者是吻合的。圖中，用金屬材料剖面符號表示的上、下、左、右四塊面積相同的弓形到哪裏去了呢？其實，它們是在拔長過程中，經不斷的90°翻轉送進和砧塊在坯料兩向的等量壓下中，以伸長變形的方式消失了。圖1 圓和內接正方形依此類推，如果在每次翻轉後採用兩向不等的壓下，逐漸消除兩向不等的弓形部分，自然就會把初始的圓形截面變換成兩向長度不等的矩形。按照這種設想，使用多次重復作圖、逐漸逼近的方法，可得到與既往都不相同的計算公式： D=1/3 (H+2B)2+H2公式4-1 對推薦公式的討論 1. 公式4-1是一個二元初等函數，按一定的賦值方法，匯出其二維圖像。函數的圖像是連續的。這表明此計算公式的數學表達式符合“初等函數在其定義域內應該處處連續”的基本法則，滿足了“必要與充分”的要求。 2. 用此公式對表1所列各種技術文獻舉出的實例和作者本人在多年生產實踐中記錄下的數據，共74組進行了驗算，計算結果表明：（1）此公式對錘上鍛造和小型水壓機上的自由鍛造完全適用。參照這個計算結果選用拔長坯料的初始直徑是安全的，不會發生因最終鍛出的矩形截面尺寸達不到要求而使鍛件整體報廢的事故。如果錘上鍛造時採用順砧拔長（拔長送進方向與砧塊長度方向一致）和使用特殊工具（開板）等工藝措施，計算結果可能還較大，偏於保守。（2）在大型水壓機上鍛造寬厚板的生產實例很少，可以參照的數據有限。驗算表明，用此公式的計算結果偏小，誤差在10％左右。此誤差也小於用公式3-3的計算結果。但應指出，寬厚板鍛造要先對鋼錠鐓粗後再拔長，拔長的初始坯料並不是規整的圓柱體，而是多棱鋼錠倒棱鐓粗後帶有鼓肚的異形體，拔長初始坯料直徑D是怎樣測定的？是否和本文中所談的D含義相同？對此，在有關文獻中並無表述。 3. 對此公式進行最基本的數學演算，可以求得計算拔長展寬的公式： B=1/2 (3 3D2 -H2 -H)公式5-1 由此公式可以看出，拔長的最大展寬應該出現在厚度很小（H→0）的情況下，如設H=0，則：Bmax = 3/2 D=1.5D 這個純數學結論是否可供工程實踐中參考？有待進一步的驗證和斟酌。此處也特別提醒，和單向壓下的軋制變形不同，鍛造拔長是對坯料進行兩向壓下變形後完成的，因而它的展寬是有限的。不管鍛件厚度H怎樣小，它也必須是一段能夠構成矩形的直線，這是進行驗證的前提。結論和寄語在生產實踐中，鍛造溫度、拔長時的壓下量和送進量、坯料的材質及截面形狀、鍛錘或水壓機的吨位及砧塊尺寸、甚至砧塊的磨損程度和翻轉送的操作方法，都會影響拔長鍛造的展寬量，即B=f（x1, x2, ……, xn）。嚴格地講，研究這種複雜的工藝過程，應該在大量實驗的基礎上使用現代數學的概率統計、回歸分析等方法，但本文推薦的公式並不是這樣求得的，它仍然只是一個經驗公式。隨着計算機技術的飛速發展，相信必將會有更多與金屬塑性成形有關的軟件被開發出來，用於工程實際問題中的計算和定量分析，盡量減少或不再使用傳統的“經驗公式”。■

模具行業專業 DIE & MOULD FOCUS 微型模具加工技術 Die manufacturing micro machining technology 李代兵蔣炳炎中南大學機電工程學院模具技術研究所隨着微納米科學技術的進步，產品不斷向微型化方向發展。特征尺寸為微米級的微機電系統應用越來越廣，進而推動了微細加工技術的快速發展。本文主要對目前各種微細加工技術作詳細的介紹，並對微細加工技術未來的發展方向進行展望。 With the advancement of micro-nano science and technology, different products are being developed in the direction of miniaturization. Micro-electro-mechanical system is being more and more widely used, which contributes to the rapid development of micro-processing technology. This report introduces various micro-processing technologies and discusses the future development trends. 微型制件、微型模具的應用技術與市場前景隨着微納米科技的進步，產品不斷向微型化方向發展，特征尺寸為微米級的微機電系統受到了人們的高度重視。微機電系統（MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems）技術是集微型傳感器、執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源於一體的微型機電系統。圖1 具有微結構的制品 A為微齒輪，B為微透鏡，C為導光板 MEMS包括微型機構、微型傳感器、微型執行器和相應的處理電路等幾部分，是在融合多種微細加工技術、並在應用現代信息技術最新成果的基礎上發展起來的高科技前沿學科。MEMS為美國叫法，在日本被稱為微機械，在歐洲則被稱作微系統。近幾年，MEMS已相繼應用於精密機械、光電通訊、影像傳輸、生化醫療、信息儲存等領域，如微齒輪、插頭式光縴連接器、醫學用微量泵、導光板、微透鏡、內窺鏡零件、微流控芯片、細胞培養用微型容器，以及旋轉傳感器中的衍射光柵等(圖1)，其廣泛應用值得期待。目前對微制品的概念還沒有准確的定義，從微注塑成形的角度，給出了微型制品的含義，即微型制品應具有以下特征：整體結構尺寸微小，通常其單件重量僅為幾毫克；具有表面微小結構，即制品總體尺寸仍為普通尺寸，但其局部細微結構的尺度為微米量級；微型精密零件，是指制品尺寸為任意的，但應有微米量級的尺寸精度。如果在尺寸和制造精度上加以限定，即微型模具擁有以下幾個特征：成形制件體積達到1立方毫米；微觀尺寸從幾微米到幾百微米；模具表面粗糙度在0.1μm以下；模具制造精度從1μm到0.1μm。預計從2010年開始，中國MEMS巿場增速將加快，2011年的增速有望達29.2%。微型模具加工難點微型模具並不一定指體積微小，傳統的體積大但具有微結構特征的模具也稱作微型模具。微型模具的制造難點在於微小型腔或微小凸凹結構加工，而模具其它結構件的制造與普通模具基本一致。微小型腔的成形可在一個小體積的金屬塊上加工，然後把金屬塊作為一個鑲塊嵌入模板並進行整體組裝，這不僅便於微小型腔的微細加工和鑲塊的更換，且能提高模具整體壽命。傳統的機械式加工方法不能加工尺寸太小或者微結構尺寸太小的微型模具，尺寸精度和表面粗糙度都達不到微型模具的設計要求。現在發展起來的光刻技術雖然能實現尺寸小精度高的要求，但光刻技術因其制造費用昂貴、加工周期長，工藝流程復雜等缺陷而限制了其廣泛應用。微型模具加工技術发展快速种类繁多微型模具加工技術經過近幾年快速發展，種類比較繁多。按

模具行業專業 DIE & MOULD FOCUS 其加工原理不同可分為三大類：光制作技術，如LIGA技術、UV-LIGA技術、電子束光刻技術、激光加工技術；腐蝕技術，如刻蝕技術；微機械加工技術，如微細車削、微細銑削、微細磨削、微細電火花等傳統加工法。光制作技術主要應用於具有微米級微結構的零件加工，加工精度達10nm以下；微機械加工技術應用於具毫米級微結構的零件加工，加工精度100nm以下。 1. LIGA技術 LIGA技術是近年來發展起來的新型光制作技術，名稱源於德文，意指為深度X射線刻蝕、電鑄成型和塑料鑄模等技術的完美結合。其主要工藝流程如下。 (1)深度X射線刻蝕:利用同步輻射X射線在幾百微米厚的光刻膠上刻蝕出較大高寬比的光刻膠圖形，高寬比一般達到100。 (2)電鑄成型及制模：將金屬從電極上沉積在底板的光刻膠圖形的空隙里，直至金屬填滿整個光刻膠的圖形空隙為止。實際上，這一過程是將光刻膠圖形轉化為相反結構的金屬圖形。此金屬結構可作為最終產品，也可以作為批量復制的模具。 (3)注模復制：將去掉基板和光刻膠的金屬模殼附上帶有注入孔的金屬板，從注入孔向型腔中注入塑料，冷卻後去掉模殼。在金屬板上留下一個塑料結構，此塑料結構作為微制品。與傳統的其它微細加工技術相比，LIGA技術有許多優點：精度高，能達到亞微米級；可以得到高的深寬比結構，達幾百以上；沿高度方向的直線性和垂直度非常好；適用於多種材料，如金屬，陶瓷和聚合物。其缺點則是：需使用昂貴的同步輻射X射線，成本高；得到的形狀是柱狀，難以加工曲面和斜面的微器件；不能生成口小肚大的腔體。 2. UV-LIGA技術昂貴的同步輻射X射線限制了LIGA技術的應用。而採用與其相似的工藝原理，探索低成本高深寬比的准LIGA技術應運而生，衍生出UV-LIGA技術、Laser-LIGA技術和Dem技術等。適於中厚度的光刻膠的UV-LIGA技術已得到廣泛應用，其技術實質是用深紫外光的深度曝光來替代LIGA技術的同步輻射X射線深度曝光。相比X射線，深紫外線的曝光深度要低很多，當曝光較厚的PMMA光刻膠(大於4μm)時需要採用多次曝光、多次顯影的方法來實現。現在IBM公司研發出一種新型的負深紫外線光刻膠SU-8，能減少曝光次數，得到較好的曝光效果。下為該技術的主要工藝流程。 (1)深度紫外線曝光：利用紫外線在SU-8光刻膠上刻蝕出光刻膠圖形。 (2)電鑄成型及制模：將金屬從電極上沉積在底板的光刻膠圖形的空隙里，直至金屬填滿整個光刻膠的圖形空隙為止，此金屬結構作為批量復制的模具。 (3)注模復制：用注塑成形方法在金屬結構上復制出與金屬微結構相反的塑料微結構制品。據表1，UV-LIGA技術和LIGA技術相比，具有加工成本低、周期短的優勢，但在加工深度、深寬比和側壁垂直度等參數方面存在不足。對於型腔側壁垂直度及深寬比要求不是很高時，它完全可以取代LIGA技術。目前，UV-LIGA技術在型腔深度小於100μm的模具制作中取得成功的應用，逐步替代以往的傳統機械加工方法。特點 LIGA技術 UV-LIGA技術光源 X射線紫外線光刻膠 PMMA 正性或負性光刻膠深寬比 100左右，最高達500 10左右，最高達30 膠膜厚度最高1000μm 最高300μm 生產成本較高較低，約LIGA技術的1/10 生產週期較長較短側壁垂直度可大於88.9° 可達88°以上最小尺寸亞微米一微米至數微米加工材料金屬陶瓷塑膠等金屬陶瓷塑膠等圖: 表1 LIGA技術與UV-LIGA技術特點比較 3. 電子束光刻技術電子束光刻技術是利用電子束作用在光刻膠上形成微納結構的一種加工技術。它需要一個產生電子束的曝光機，目前曝光機主要有兩種類型：直寫式和投影式。直寫式曝光機將聚集的電子束直接打在表面塗有光刻膠的襯底上，不需要光學光刻工藝中昂貴的掩膜。而隨着直寫式電子束曝光機的小型化，直寫式光刻技術在科研中的應用將越來越廣泛。但是其局限性在於，電子束是掃描成像型的，生產率極低，遠未達到光學光刻所能達到的40-100片/小時的生產率，很難適用於大規模批量生產。正因為如此，電子束光刻一般用於制作高精度掩膜。 4. 刻蝕技術所謂刻蝕技術就是用化學或者物理的方法有選擇的從基片表面除去不需要材料的過程。其從機理上分為濕法和干法兩類。濕法刻蝕是將硅片浸泡在可與被刻蝕薄膜進行反應的溶液中，用化學方法除去不需要部分的薄膜。

模具行業專業 DIE & MOULD FOCUS 干法刻蝕是將被加工的基片置於等離子體中，在帶有腐蝕性，具有一定能量粒子的轟擊下，反應生成氣態物質，去除被刻蝕薄膜，此種方法一般具有各向異性。干法刻蝕的種類較多，根據其作用機理可分為物理刻蝕，化學刻蝕，物理-化學刻蝕三類。在干法刻蝕中，物理濺射作用越大，側向刻蝕越小，各向異性越好，但是其選擇性差，刻蝕速率低，對基片損傷大。干法刻蝕可以分為等離子體刻蝕，反應離子刻蝕，濺射刻蝕，離子束刻蝕，反應離子束刻蝕等。 5. 微細車削微細車削是加工回轉類零件的有效方法。加工微型零件時要求有合理的微型化車床、狀態監測系統、高速高回轉精度主軸、高分辨率的伺服進給系統，且刀刃足夠小、硬度足夠高的車刀。相比普通車削，微細車削的車床和刀具更小，當然工件也更小。日本通產省工業技術院在1996年研制出世界首台微型車床。該車床長32mm寬25mm高30.5mm，重僅100g；主軸電機額定功率1.5W，轉速10000rpm。用其切割黃銅，進給方向的表面粗糙度Rz1.5μm，加工工件圓度2.5μm，加工出的最小外圓直徑60μm。日本金澤大學研制的一套微細車削系統，包括微細車床，控制單元，光學顯微系統和監視器。機器長200mm，主軸功率0.5W，轉速3000-15000rpm連續可調；徑向跳動1μm以內；裝夾工件直徑0.3mm；XYZ軸的進給分辨率4nm；切削力通過一個具有三方向的力學傳感器來監測，以提高基層的進給精度。使用原子力顯微鏡上的金剛石探針尖作車刀，在直徑0.3mm的黃銅絲毛坯上加工出直徑10μm的外圓柱面，還加工了長120μm、螺距12.5μm的絲桿。圖2 微型車床 6. 微細銑削微細銑削技術主要是採用直徑幾十微米至一毫米的微型立銑刀，在常規尺寸的超精密機床上進行微細加工。由於這些機床主要用於加工精度很高的非微小几何尺寸零件，通常需要昂貴的設計和制造工藝來達到期望精度，而對於微小零件，則缺少必要的柔性，且成本高，效率低。研發制造一種微型化的銑削加工設備迫在眉睫，它具有節省空間，節省能源，易於重組，成本低等優點。目前國內對微細銑削加工的研究主要集中在加工表面質量，銑削力，銑刀的磨損和壽命，銑削狀態和對微小零件的加工能力等方面。哈爾濱工業大學精密工程研究所研制了國內首台微小型臥式銑床，尺寸為300mm×150mm×165mm，主軸最高轉速為14000r/min，驅動系統分辨率為0.1μm。實現了在硬鋁LY12上銑削尺寸為700μm×40μm和500μm×20μm的薄壁結構；在兩塊尺寸為12mm×8mm和8mm×5mm的有機玻璃材料上進行了人臉曲面的數控加工。近日，哈工大又成功研制一台三軸微小型立式銑床。其尺寸為300mm×300mm×290mm，主軸最高轉速16000r/min，最大徑向跳動1μm，驅動系統重復定位精度0.25μm，速度範圍1μm~250mm/s，全閉環控制，分辨率0.1μm。它使用0.2mm的微型立銑刀，可在70μm厚的小薄鋼片上加工一個微型槽。圖 3 微型立式銑床 7. 微細磨削微細磨削加工是將砂輪和砂帶表面的磨粒近似看成刀刃，整個砂輪可以看作刀具。磨削加工微器件時需注意以下問題：磨粒在高速高壓高溫情況下會變鈍；磨粒在高速情況下會脫落。磨削加工專門用於硬而脆的材料，磨削加工中磨輪的切削刃保持鋒利狀態是加工中的關鍵，利用ELID（在線電解修整砂輪）技術在磨削加工過程中進行磨輪的微細修整是行之有效的方法。另外選用硬度高，耐高溫，耐磨的磨粒材料會減緩磨粒變鈍和脫落情況。 8. 微細電火花加工微細電火花加工原理和普通電火花加工原理基本相同，都是基於在絕緣的工作液中通過電極和工件之間的脈衝性火花放電時的電腐蝕現象來蝕除多餘的材料，以達到對零件尺寸，形狀及表面質量預定的加工要求。微細電火花加工具有低應力，無毛刺，可加工高硬度材料等優點，在微細加工領域中被廣

模具行業專業 DIE & MOULD FOCUS 泛的採用，已成為該領域一個重要的發展方向。實現微細電火花加工的關鍵在於微小電極的制作，微小能量放電電源，工具電極的微量伺服進給，加工狀態監測，系統控制及加工工藝方法等。日本東京大學Masuzawa T等人在電火花反拷加工的基礎上，利用線狀電極替代反拷模塊研制成功的線電極電火花磨削技術成功解決了微細電極的制作，使微細電火花加工進入實用性階段，成為微細加工領域的熱點。綜合比較以上八種微細加工技術，單從加工精度，表面粗糙度等方面來考慮，LIGA技術最好，其餘光刻技術次之，微機械加工技術最差。各種加工方法由於其加工原理的局限性，都有其適合加工的微結構形狀。比如，LIGA技術只能加工柱狀的微結構；微細車削適合加工回轉類零件；微細磨削適合加工溝槽類微結構等。對於微結構的加工精度，並不是精度越高越好，還要考慮價格、周期等因素。總的來說，能滿足要求且價格低周期短壽命長的加工方法才是最好的方法。幾種微細加工技術比較見表2。應用舉例 LIGA技術在型芯鑲塊加工中起到了關鍵作用，一些難以實現的小尺度、高精度，高深寬比的型芯鑲塊已成功採用該技術。中南大學機電工程學院模具技術研究所沈龍江博士在加工微透鏡陣列模具型芯鑲塊時便採用了該技術(圖4)。首先根據微透鏡陣列形狀設計其型芯鑲塊，由於在微透鏡陣列的注射成型中要通過優化工藝參數將制品的收縮率降到接近於零，才能保証制品精度和質量，同時還要考慮實驗中制品收縮的不確定性和模芯制造的經濟性。 a. 鎳模芯鑲件 b.200μm微圓柱陣列顯微照片圖4 LIGA技術制作的微圓柱陣列模芯鑲件此處所講的模芯鑲件的設計不考慮制品的收縮，按1:1的比例設計型腔。設計時，還要綜合考慮型芯鑲塊安裝的滑動結構設計和將要使用的加工技術。前景展望隨着微機電系統領域對微型制件需求量的不斷增長和質量要求的不斷提高，微型模具加工技術也在不斷發展和完善，以滿足微型制件的要求。傳統的微細加工方法加工三維微小模具型腔，雖然工藝簡單實用，而且不需要太大的投資，但其加工型腔尺寸太大，精度太低；電化學等特種加工工藝雖然相對復雜，但在難切削材料，復雜型面和低剛度材料的模具型腔加工中，具有不可替代的優勢；以LIGA技術和UV-LIGA技術為代表的光加工技術，工藝最為復雜，但其加工精度最高，可達到的深寬比最大，模具型腔尺寸最小，是最具發展前途的微型模具加工方法。為了適應微制品零件更多的要求，進一步研究工作除了在微機械切削加工方面不斷降低零件的加工尺寸，提高加工精度外，還應不斷開發新的特種加工技術和光加工技術。加工方法項目加工類型微結構尺寸高寬比尺寸精度粗糙度工藝流程加工週期成本適合材料微結構形狀 LIGA技術光製作技術微米級 100 很好很好複雜較長很高金屬陶瓷塑膠柱狀微結構 UV-LIGA技術 10 較好較好複雜較長較高金屬陶瓷塑膠柱狀微結構電子束光刻技術 10 較好較好複雜較長較高金屬塑膠柱狀微結構刻蝕技術腐蝕技術 5 較好一般複雜較短較低金屬半導體溝槽線條微細車削微細機械加工毫米級 5 一般好簡單較短較低金屬聚合物圓柱形零件微細銑削 5 一般好簡單較短較低金屬聚合物平面微細磨削 5 一般好簡單較短較低金屬聚合物溝槽電火花加工 10 一般一般簡單較長較低金屬陶瓷半導體柱狀微結構圖: 表2 幾種微細加工技術的比較 ■

特輯 SPECIAL SUPPLEMENT 先進測量技術 ADVANCED METROLOGY TECHNOLOGY 專家講壇先進測量技術：製造業前進的基礎保障 Advanced measurement technology: Vital for development of manufacturing sector 先進測量技術在現代制造業的發展中起著不可或缺的重要作用。在本欄的專家講壇中，娓娓道來與數控機床技術革新息息相關的位置測量技術之全新發展及其趨勢。隨後的精品集錦，則展示了API、OGP、SEREIN等公司的最新測量產品與技術。同時為讀者奉上的還包括海克斯康、沈陽百格、FARO等公司的產品在航空航天、汽車等領域的應用案例。 Advanced measurement technology plays an indispensable role in the development of the modern manufacturing industry. Expert Forum in this column highlights the positioning measurement technology related to NC machine tool innovation and its development trend. Meanwhile, Advanced Products Collection outlines the latest measurement products and technologies from API, OGP and SEREIN. And in the 3rd part of the column, we include a case study of Hexagon, Shenyang Breuckmann and FARO in the aviation, aerospace and automobile sectors. 現代位置測量技術的最新發展約翰內斯‧海德漢博士（中國）有限公司鄒孝明更高的精度，更優質的位置信號，以及更可靠的性能是位置測量產品用戶的一貫要求。鑒於此，絕對式測量技術、PRC編碼刻線技術、單場掃描技術、雙向串列數字信號傳輸協議等先進技術或理念代表了位置測量技術的發展方向。需要特別注意的是，位置測量系統的“安全功能”（Functional Safety，如下圖）得到了前所未有的重視，並明確規定在最新的標準（如DIN EN IEC 61508和DIN EN ISO 13849等）中，未來數控機床等加工機械出口到歐洲時位置測量產品需要遵循相關標準。圖: 直線光柵尺和角度編碼器絕對式位置測量系統絕對式位置測量系統是當前測量系統的首選。採用絕對式位置測量系統，設備運行時直接能夠得到當前位置值，無需回零，節省操作時間，提升生產效率，同時更加安全。絕對式位置測量系統能夠在測量元件內部對位置測量值進行校驗，以提高位置信息全性。 1. 超長絕對式直線光柵尺隨着絕對式刻線編碼技術的發展，海德漢將絕對式直線光柵尺的最長記錄從LC 1x3的4,240mm刷新為LC 8x1的28m。LC 8x1為絕對式鋼帶光柵尺，其鋼帶刻線基體上有兩個刻線軌道—絕對刻線和增量刻線。LC 8x1的絕對刻軌採用偽隨機編碼（PRC），無需電池進行絕對位置記憶，開機即能找到當前實際位置，增加了絕對位置測量值的可靠性。同時，LC 8x1的絕對刻軌用於提供絕對位置信息，增量刻軌用於細分以提供高分辨率信號。需要特別注意的是，LC 8x1內部採用位置信息校驗機制，較好保證了提供給控制系統的位置測量值的可靠性。LC 8x1中的4個絕對位置測量場解碼後的位置信息進行比對，能夠去除缺陷位置值，最終在測量元件內部得到高可靠性位置值。 2. PRC編碼絕對式角度編碼器儘管絕對式角度編碼器已廣泛應用於角度測量領域，但是對更高技術的追求並未停滯。現有的絕對式角度編碼器採用多道編碼的增量光柵刻軌。絕對位置信息來自於編碼的排列，機床開機後便可立即獲得位置信息。柵距最小的光柵刻軌還能在細分後提供位置值，並同時產生增量信號。絕對式角度

特輯 SPECIAL SUPPLEMENT 先進測量技術 ADVANCED METROLOGY TECHNOLOGY 專家論壇編碼器的最新刻線方式與絕對式直線光柵尺類似，開始採用偽隨機編碼（PRC）絕對式刻線技術。單場掃描技術單場掃描技術於2004年由海德漢公司首先應用於直線光柵尺後，憑借良好的信號質量和抗污染能力證明了它的技術領先性。前不久，海德漢公司在意大利米蘭舉辦的EMO 2009中不但將PRC編碼絕對式刻線應用於角度編碼器，更是突破性地將單場掃描技術應用於角度編碼器。角度編碼器的掃描掩模是一個大面積的光柵，其柵距與碼盤上刻線的柵距略微不同。沿LED光源方向，掃描掩模刻線和碼盤刻線重合則光束穿過，掃描掩模刻線和碼盤狹縫重合則光束被遮擋，介於穿過和遮擋兩種位置之間時，光束部分穿過。掃描掩模和碼盤之間相對轉動時，光束的強弱不斷變化，投射到大面積的柵狀光電池上，形成形狀接近正弦波形、相位相差90°電子角的位置掃描信號。與直線光柵尺類似，單場掃描技術應用於角度編碼器後較之四場掃描技術會提升位置信號質量，於數控加工而言，會提高工件的表面質量。同時，絕對式角度編碼器採用單場掃描技術會提升其抗污染能力。高安全性位置測量技術 1. 高安全性測量系統的要求高安全性測量系統的目標是最大限度的降低控制風險，提高數控機床的安全性。因此，需要在相關被測位置提供冗餘位置信息以滿足控制安全性。“安全功能”這一先進概念被應用到位置測量產品中。當前，機床的安全性能已經明確規定在最新的標準中。未來，機床等加工機械出口到歐洲各國時需要遵循DIN EN ISO 13849標準，相應的也要求位置測量產品符合此標準。目前，實現高安全性測量值的方式主要有：（1）分別由直線光柵尺和電機上的測速旋轉編碼器提供位置測量值，由數控系統進行對比校驗。這種方式能提高位置測量值的安全性，同時對數控系統提出更高要求，也會因使用多個測量元件大大增加數控機床的重要零部件成本。（2）單個測量元件提供雙通道位置測量值，由數控系統進行對比校驗。這種方式能夠節省成本，但是同時對數控系統提出更高的要求。（3）測量元件內部進行位置值校驗，提供高可靠性位置測量值，從而實現“安全功能”。僅從位置測量值的可靠性角度而言，這種方式不會增加對數控系統的要求。當然，為充分發掘位置測量元件的功能，數控系統仍然需要對附帶於位置測量值的冗餘信息進行處理，以提高機床控制的安全性。 2. 高安全信號接口EnDat 2.2 同時，在位置測量值的傳輸過程中，往往會因為電纜長度和電機、電磁開關等噪声的干擾而降低位置信號質量，增加數控系統控制風險。 LC 8x1採用補償細分器，通過快速純串列接口EnDat 2.2進行信號傳輸，提高信號抗電磁干擾等噪声的能力，提供高質量的位置信號，同時大大增加可用電纜長度。海德漢EnDat 2.2信號接口是一種編碼器的雙向串列數字接口，其接口參數中除包含基本的絕對位置信息外，還可提供至少2個附加信息用於位置值的故障診斷。其中，附加信息1主要包含診斷、位置值2、存儲參數、測量值、溫度等，附加信息2主要包含換向信號、加速度、限位元信號等。在位置測量元件出現光源故障、信號幅值過低、位置值錯誤、供電電壓過大/過小和電流消耗過大等故障時，附加信息1會提供出錯信息，用於安全控制系統進行診斷所用。此外，EnDat 2.2接口允許位置信息只通過4條信號線進行傳輸，減少因電纜故障引起的位置信號出錯可能性。 3. 高安全性控制系統高安全性測量系統需要安全控制系統的支援。符合HSCI（海德漢串列控制接口）協定的海德漢iTNC 530數控系統採用雙通道控制系統架構，所有位置信號通過雙通道進行獲取、處理和輸出。海德漢絕對式位置測量系統的EnDat主單元提供兩個處理器接口1和2，位置1、位置2和附加信息通過兩個接口可靠地傳輸給安全控制系統的兩個獨立接口（雙通道結構）。此外，iTNC 530系統中提供位置測量元件診斷模块，能夠對絕對式編碼器的增量刻軌和絕對刻軌分別進行診斷，並進行綜合評估，判斷位置測量元件工作正常與否並進行相應的處理。總結現代製造業發展迅猛，特別是數控機床的發展呈現出高速、高精、高表面質量、高安全性等特點，這要求位置測量產品具備更高的精度、更優質的位置信號、更可靠的性能等特性。本文所介紹的先進技術或理念代表着位置測量技術的發展方向，不斷適應並引導着數控機床的發展。

特輯 SPECIAL SUPPLEMENT 先進測量技術 ADVANCED METROLOGY TECHNOLOGY 精品集錦 API高品質激光跟蹤儀及其應用供稿：美國API公司北京代表處激光跟蹤儀的原理和組成激光跟蹤儀是建立在激光技術和自動控制技術基礎上的一種新型空間座標測量系統，其基本原理是：跟蹤頭髮出的激光對目標反射器進行跟蹤，通過儀器的雙軸測角系統及激光干涉測距系統（或紅外絕對測距）確定目標反射器在球坐標系中的空間坐標，通過儀器自身的校準參數和氣象傳感器對系統內部的系統誤差和大氣環境誤差進行補償，從而得到更精確的空間坐標。激光跟蹤儀的硬件包括：角度測量部件；距離測量部件；跟蹤控制部件；系統控制器部件；支撐部件。為了提高激光跟蹤儀的測量效率和自動化程度，激光跟蹤儀還備有一些專用附件，如利用數字式溫度傳感器和氣壓傳感器對氣象參數進行測定和修正，利用遙控器在鏡站對測站進行操作和控制。軟件主要包括：儀器控制與坐標測量軟件；系統校準軟件；分析與計算軟件等。激光跟蹤儀的測量方式包括靜態點測量、動態目標跟蹤測量、對目標連續採樣、格網採樣和表面測量等。激光跟蹤儀的測量結果可以用坐標方式或圖形方式顯示。 API激光跟蹤儀的特點 API公司是激光跟蹤儀的原創發明者，近年來公司不斷創新，將激光跟蹤測量技術推到了一個全新的高度。傳統的激光跟蹤測量在汽車行業遇到的最大挑戰是光線遮擋問題，經過API公司的不懈努力，目前已經有兩套行之有效的解決方案：一是絕對測距技術(Absolute Distance Meter，ADM)；二是智能測頭技術(IntelliProbe)。 API的絕對測距(ADM)技術允許跟蹤過程中斷光，將靶球放回到目標位置，再將跟蹤頭指向靶球即可恢復跟蹤和測量。該技術基於紅外光脈衝反射拍頻計數進行絕對測距，在10m內精度高達0.02mm。圖: API激光跟蹤儀測量頭 API激光跟蹤儀的特點包括：激光發生器直接安裝在旋轉軸上，實現最短光路，儀器體積最小化，高便攜性；熱對稱，高穩定性；測量範圍最大化。但是，最突出的特點是緊湊和靈巧，這一特點來源於出色的智能軸系設計技術。該設計將干涉儀(IFM)、絕對距離儀(Turbo ADM)和數位處理系統等重要的測量部件都集成在中心軸上，使出射的激光不需要經過反射鏡或者柔性光纖，不僅使儀器小巧緊湊，而且消除了溫度變形和漂移等重要的誤差源。激光跟蹤儀的應用領域及機床校準應用 API高品質激光跟蹤儀目前在中國激光跟蹤儀市場中佔有較大的份額，廣泛應用於航空航天、汽車、造船、高能粒子加速器和雷達等產品外形表面檢測、定位安裝檢測及逆向工程等。同時，由於具有緊湊靈巧的特點和高品質性能，API激光跟蹤儀在機床校準領域也得到了很好的應用。 API公司參與了一項“機床整體不規則誤差映射”新技術的開發與研究，該技術是給予機床及類似的動力結構的誤差測量、建模和補償的技術，其中採用API先進的激光跟蹤儀或干涉儀為測量儀器對機床的誤差進行採樣測量。圖: 激光跟蹤儀在對機床進行測量並利用建模軟件處理數據機床整體不規則誤差映射的具體的測量和計算方法是：在機床整個工作空間內，隨機測量各個點位和向量；不限制３軸到６軸或者加轉臺的誤差映射；不限制設配，可以是機床，三坐標或者機器人；可通過球杆儀測試，切削測試，激光對角線測試校驗精度。光動公司最新的3D位置誤差補償技術及LDDM MCV-500激光校準系統供稿：美國光動公司著名激光測量、校準和補償系統供應商美國光動公司最新推出一項先進技術，該技術通過測量部分空間並補償G碼的方法對CNC機床的3D體積位置誤差進行補償。同時，公司亦推出一款LDDM MCV-500激光校準系統，用於機床螺距校準和補償的動態同步數據採集。

特輯 SPECIAL SUPPLEMENT 先進測量技術 ADVANCED METROLOGY TECHNOLOGY 精品集錦機床3D體積位置誤差補償技術 20年前，最大的機床位置誤差是絲杠螺距誤差和熱膨脹誤差。如今，採用更高精度的絲杠、編碼器以及螺距誤差補償，以上大部分誤差都被減少。最大的機床位置誤差變成了垂直度誤差和直線度誤差，因此，要達到更高的3D體積位置精度，就必須對所有3個位置誤差、6個直線度誤差和3個垂直度誤差進行測量。使用常規的激光干涉儀來測量這些誤差困難且昂貴，它通常需要經驗豐富的操作者花數天的機床停機時間來完成這些測量。此外，具有3D誤差補償功能的高端控制器價格昂貴並且緊俏。因此，3D體積校準才沒有被廣泛地應用。光動公司開發的該項新激光矢量技術應用於3D體積位置誤差包括3個位置誤差，6個直線度誤差和3個垂直度誤差的測定，在數小時內即可測得所有這些誤差。同時，可通過補償G代碼的方式對結果進行補償。補償工件程序或G代碼並不一定需要使用高端控制器。因此，假設機床運行重複定位精度符合要求，一台低檔數控機床能達到一台高檔機床的效果。而且，僅校準加工工件大小空間尺寸的突出特點在於，可以在小尺寸上採集更多補償點，獲得更高精度的同時花費更少的測量時間。這項通過對G代碼補償的新技術已經應用到多種機床上，並被證明對機床精度提高有重大意義。 LDDM MCV-500激光校準系統採用常規測量技術對數控機床的螺距誤差進行校準和補償需要花費很多時間，機床採集數據需要每一段的運行和停頓時間。對於大型機床若採用小的增量運行則需更多的時間，例如，對於測量軸長50英寸，測量增量為1英寸，停頓6秒，5個來回的檢測和數據獲取時間將需要50多分鐘。 Magnetic holder Trigger signal to Processor module Mounting post Noncontact Trigger switch Trigger blade mounted On the wheel Rotating wheel for machine bed X or Y movement Fig. 1, Schematics of the external trigger set up for On-the-fly data collection 圖: 動態數據獲取外部觸發開關設置示意圖 LDDM MCV-500激光校準系統，附帶PCMCIA數據卡和外部的觸發選配件，可以每秒10,000個數據量同步動態採集（並不需機床運行停頓）。採用高速度數據採集系統，機床軸檢測採集數百個數據則需僅僅幾分鐘，從而有效的節省了時間並提高了效率。數據動態採集的關鍵是外部觸發器和同步數據獲取。在LDDM軟件菜單中，按下“2D 時間基準”用於數據獲取。選擇數據採樣率，時間間隔和外部觸發器，同步觸發信號既能從機床編碼器輸出取得，也能從圖所示的安裝在絲杠旋轉輪的外部觸發開關取得。反光鏡安裝在導軌上一個穩定的平臺上，MCV-500激光校準系統的激光頭安裝在工作臺上，反光鏡在平臺位置通過激光校準系統來檢測。絲杠由電機驅動，電機附帶4個傳感器（HIS）的觸發器，4個傳感器按90度均布（更多的傳感器在每一回轉上能相應獲取更多的數據）。4個傳感器將在每一轉產生4個TTL 脈衝信號，通過同步TTL觸發脈衝的採集來得到位移讀數。這樣，PCMCIA 卡能在每個90度都能採集到TTL脈衝信號，最終數據用Excel格式顯示出來。思瑞最新系列Function Plus三坐標測量機：針對大行程範圍測量供稿：思瑞測量技術（深圳）有限公司針對大行程範圍的測量需求，思瑞（SEREIN）測量技術（深圳）有限公司近日推出全新系列三坐標測量產品Function Plus。 Function Plus系列集中目前世界領先的全鋁技術、高精度德國HEIDENHAIN的光柵、柔性同步帶驅動系統、溫度補償技術、專為Function Plus系列設計的IDC-II控制系統、“業界標杆”的PCDMIS BASIC (PREMINUM)測量軟件等先進技術於一身，旨在讓客戶以較小的投資獲得最完善的測量系統。採用核心高端技術—全鋁技術該產品全鋁框架採用進口高強度、高穩定性的航空鋁合金結構，超精度加工，表面進行了硬質陽極化處理，保證了最佳的剛性質量比。

特輯 SPECIAL SUPPLEMENT 先進測量技術 ADVANCED METROLOGY TECHNOLOGY 精品集錦與傳統花崗岩相比，鋁合金較輕，能提升設備移動速度，從而提高測量效率；其熱傳導率較高，能夠使溫度瞬間達到線性變化，從而有力地保障設備的精度要求。度身打造的IDC-Ⅱ控制系統 Function Plus系列擁有海克斯康集團專門為思瑞量身打造的IDC-II控制系統。此系統與主機、軟件完美結合，採集數據更加精確，具備全自動調諧功能。設備誤差的調諧不同於以往的控制系統須人工來完成，全由系統自動調諧。另採用的21項誤差補償技術（包括空間誤差修正）通過激光干涉儀進行修正，是海克斯康集團獨有的一個技術軟件核心。IDC-II控制系統使設備的整體精度提升到了一個新的層次。圖: 思瑞最新推出的Function Plus系列三坐標測量機保證高精度、高效率採用L型移動橋式結構的Function Plus系列所擁有的幾大高端核心技術，堅實地保證了測量的精度和速度，從而滿足大行程測量機對精度和速度的嚴苛要求。首先，高精度德國HEIDENHAIN的光柵，其熱膨脹係數經過官方認證。運用彈性安裝方式，一端剛性連接、一端彈性連接裝配在鋁質導軌上，有別於其它粘貼在設備上的方式，從而保證了在溫度變化情況下的線性變化。其次，柔性同步帶驅動系統採用的是高精度橡膠質同步帶，內置鋼絲，兼顧柔性嚙合與剛性軸向傳動特性為一身，從而減少振動，確保精確到位，並消除了高速運動情況下的抖動。第三，設備採用柔性懸掛系統專利設計，氣動平衡技術避免軸向運動和傳動系統之間干涉問題，並提高了設備的精度和長期穩定性。氣動平衡技術擯棄了傳統的內置鋼管而採用鋼絲的方式，從而使設備運行時既不產生晃動又不會產生變形。 Function Plus系列還採取了三軸適時溫度補償技術。設備在運行時，三軸會適時的進行自動補償，以確保高精度、高效率的要求。 “業界標杆”軟件 Function Plus系列採用由海克斯康的全資美國子公司Wilcox開發的PC-DCMIS軟件為其保駕護航。該軟件的核心演算法通過德國標準局（PTB）認證，被公認為“業界標杆”。 Function Plus系列產品除了擁有上述多項高端技術之外，其性價比亦非常突出，從而幫助用戶以較低的投入獲得最大化的效益。 OGP主推多元傳感測量系統供稿：OGP 非接觸式多元傳感測量方式是指超過一種的傳感器安裝在同一台設備上，並都可以對零件進行測量，傳感器通常包括視頻，探針和激光，這樣能滿足更廣範圍的測量要求。隨着技術的快速發展，多元傳感測量方式以其高效率的特點將被越來越多的應用於生產過程中。全球非接觸多元傳感器測量系統著名廠商OGP，近來推出了ZIP、FLASH、VANTAGE等系列產品的更新型，並且已經在全球的製造加工業、質量檢測及維修行業中得到了廣泛的應用，在為客戶降低生產成本、提高產品質量方面成績斐然。圖: OGP的多元傳感測量系統可使用影像，激光和探針對零件掃描測量。製造業面對的質量和成本之間的矛盾迫使加工程序簡化和更有效率，雖然減少各個部件的測量會提高生產量，但面臨着更多的質量風險。將零件從一個測量設備轉移到另一台測量設備，將會延長生產過程，在測量站排隊等待測量的零件將會成為瓶頸。多元傳感測量系統機通過在一台設備上一次工件定位中實現更多的測量，从而解決了這些矛盾。

特輯 SPECIAL SUPPLEMENT 先進測量技術 ADVANCED METROLOGY TECHNOLOGY 應用案例海克斯康數字化計量檢測運用於大飛機製造供稿：海克斯康測量技術有限公司進入21世紀以來，作為產品質量驗證和產品數據獲取的必要手段—高精密數字化計量檢測，已經成為現代化航空工業實現高效生產製造，提升產業水平，肩負中國未來航空夢想不可或缺的關鍵環節之一。擁有多元化的先進測量產品線和技術的海克斯康測量技術有限公司，多年來致力於為航空工業提供技術先進、實用可靠、高精高效、智能友好的幾何量檢測設備和一體化、數字化，網絡化先進測量系統。固定式測量機在航空航天領域中的應用從應用技術上講，海克斯康集團有三個固定式測量機檢測設備品牌應用於國內飛機發動機和主機零部件生產線上。其中，Leitz三坐標測量機是全球最高精密級別的計量型測量機之一，其最高精度達0.3微米，被用來測量大飛機製造的最高精密級零部件和特殊類型的零部件，也常被用來檢驗普通量檢具是否合格。 Global橋式測量機廣泛應用於航天航空製造業，在測量效率，精度和通用性方面的綜合優勢非常顯著，是普通精密零部件檢測的主力軍。據統計，國內航空航天業目前已採購的高精密測量設備中，Global橋式機佔總數的50%以上。 DEA品牌是針對大尺寸結構件、工裝檢測開發的大測量行程的龍門機，已有近50年歷史，在航空航天領域應用廣泛。迄今為止，世界上最大的、行程尺寸為40米的龍門測量機就屬於DEA品牌。圖: DEA龍門測量機用於測量飛機的大尺寸零部件跟蹤儀及便攜式檢測技術在總裝、部裝，以及零部件製造中的應用 Leica激光跟蹤儀是大飛機部裝、總裝測量的重要質量控制設備。目前，Leica激光跟蹤儀與智能化數字量傳系統相結合，裝配的自動化程度、效率、精度等更高，整個系統通用性強、成本更低。在具體的應用技術方面，Leica激光跟蹤儀在斷光續接、T-PROBE技術上又有新突破，抗干擾自動調整能力提高，對隱藏點的測量更加靈活。海克斯康可攜式線上測量系統Romer關節臂測量機憑借小巧的機身、輕巧的測量臂，成為以飛機製造相關模具零部件為典型應用的主要測量設備。公司的在機測量產品還將專業測量技術引入到數控加工機床上，能夠即時控制飛機部件的加工質量。一體化測量技術解決方案海克斯康開發的EMS（企業計量解決方案）系統，其核心是統一的測量技術平臺—PC-DMIS，PC-DMIS軟件在世界上率先將CAD應用引入測量，其功能強大，涵蓋了所有的全球工業計量標準。共享同一個技術內核的PC-DMIS系列產品能夠相容不同類型的測量設備，這樣，佈局在不同質檢環節的測量設備就能夠選擇同樣的算法、輸出同樣格式的數據報告，既能方便質量問題的發現、分析和解決，也能更好的相容各企業的產品信息管理系統（如PLM\PDM\MES等）。除了可以實現更暢通的數據流程，對用戶而言，不同測量設備使用同一個軟件操作平臺還意味着較低的學習成本。可以說，在精度方面，海克斯康擁有從普通精度級別到最高精度級別的測量設備；在測量行程方面，擁有各種行程、各種操作方式的測量設備，所以硬件設備本身的技術指標完全可以滿足航空零件當前甚至未來很長一端時間內的測量要求。海克斯康測量技術有限公司副總裁周亮博士在近日接受採訪時指出，目前，國內大飛機製造體系正處於規劃實施階段，亟待建設數字化生產線和企業信息化，而海克斯康全面的一體化解決方案正與這一建設目標不謀而合。“實際上，海克斯康憑借着世界頂級品牌形象和先進的測量技術實力早已經獲得航空製造企業的信賴。”周博士表示。

特輯 SPECIAL SUPPLEMENT 先進測量技術 ADVANCED METROLOGY TECHNOLOGY 應用案例百格naviSCAN 3D系統在航空鍛造件的校驗應用供稿：瀋陽百格機器人有限公司案例描述 Wyman Gordon公司是美國軍用和民用航天工業鍛造設備主要供應商，百格（Breuckmann）公司開發的工業3D圖像處理和自動測量系統naviSCAN 3D通常被其應用於產品生產前首件的生產、校驗和逆向工程，還用於檢測用過的飛機中鍛造件的變形和變形量分析及指導焊接修復工作。在沒有使用3D掃描系統時，很多情形下所缺失材料只能在加工過程被檢測到，這樣就需要再對鍛件進行重複加熱及補焊，目測合格後再進行銑削加工，這產生了額外大量的費用。圖: 對複雜航空鍛件的3D掃描測量顯示了naviSCAN 3D系統的獨特優勢。任務要求及挑戰鍛件溫度高達200℃，需採用非接觸式測量，並且最大目標物超過9米長。對鍛件做高精度高解析度的全方位3D表面掃描數字化，分析尺寸誤差。測量數據用於指導對焊接現場高溫物體的焊接。測量原理、過程及結果 naviSCAN 3D融合了Metronor公司DUO系統便攜式直角三坐標測量機和德國Breuckmann公司的3D白光掃描系統的技術。Metronor DUO系統進行大範圍掃描工作的同時，測量傳感器（stereoSCAN 3D）系統以相當高的速度和準確性每次掃描一個平方米的區域。利用DUO系統提供的整體測量數據把很多測量數據組合在一起形成無縫聯接。完成焊接程序後，鍛件可以在高溫狀態下進行測量。為能捕捉物體表面的三維數據，測量傳感器利用靈活的工業三角架可隨被測物體移動，Metronor DUO系統監控掃描設備的位置並保證所有數據的穩定性。 CAD檔做為參考數據錄入進Breuckmann公司的軟件OPTOCAT2007-R2中，隨後對目標物CADillac數據和實際物測量數據的差別進行彩色視覺化的色差分析。這樣，被測物體中缺少焊接材料的特定區域被檢測出來並標以藍色，這些有價值的信息可以在焊接現場就可得到，並確保立即進行必要的修改。法如Gage-Plus：節省98%的測量時間供稿：法如測量珀金斯發動機有限公司是擁有75年歷史的柴油發動機製造及動力解決方案供應商，在4-2000kw柴油和燃氣發動機市場居世界領先地位。當需要將生產從12氣缸體轉換到16汽缸體時，必須對生產的第一個缸體進行全面的機械檢測，之後方可啟動更多缸體的生產。在過去，這項工作必須將缸體從機械中拆除然後轉移到檢測設備上進行，由於必須先根據新缸體的需求對設備進行清理和重新校準，此流程通常會佔用一整個班次時間。面對不斷增長的客戶需求，珀金斯公司斯坦福特團隊決定尋求一種有效提高生產速度的方法。於是，整個團隊明確了將V汽缸體檢測作為縮減生產時間的切入點。為縮減首批檢測時間，該團隊決定配置法如Gage-Plus（法如便攜式測量臂）設備用於V汽缸體段的終端機械操作。法如Gage-Plus是一種先進的、高度精確的坐標測量機，它能指出V-汽缸體的機械設置在更換缸體後是否已校準。由於該機是一種便攜式產品，生產團隊可隨時隨地使用它測量汽缸，而無需將缸體轉移到單獨的檢測設備中。此外，團隊中的檢測員和操作員只要接受過培訓，都可輕鬆使用該項設備。圖: 工作人員正在用Gage-Plus對V汽缸體進行檢測。法如Gage-Plus能將V汽缸段現場的首批檢測時間從8個小時縮減至不到10分鐘，相當於節省98%的時間，這也讓團隊每年可將各個終端操作機械上的個人產出增加26個。珀金斯公司Niall Carney表示：“我們已多次在緊要關頭使用法如Gage-Plus，它不僅當場顯示實力，也幫助我們更好的滿足顧客的需求。” ■

展會透視 SHOW WATCHER 2009工博會回顧：金屬加工展和工業自動化展精彩紛呈 CIIF 2009 review: Shining MWCS and IAS 王浦蘭滕振興 2009中國國際工業博覽會（簡稱“工博會”，CIIF 2009）於11月3日至7日在上海新國際展覽中心隆重舉行。據主辦方統計，為期5天的展覽共吸引18個國家地區的共1869家企業參展，5302個展位，專業觀眾到訪超過9.6萬人次。該展會下設數控機床與金屬加工展、工業自動化展、環保技術與設備展、信息與通信技術應用展、新能源與電力電工展、科技創新展、航空航天技術展等七大專業展，本刊記者重點採訪了數控機床與金屬加工展（MWCS）和工業自動化展（IAS），聚焦領先企業的產品和市場策略，以饗讀者。持續創新以軟實力支撐健康發展百超：以領先科技為客戶創造更高效益百超（上海）精密機床有限公司攜其激光切割機和折彎機亮相本次工博展。其中，xcel系列折彎機自上市以來備受國內客戶青睞，它特別針對目前鈑金市場上小工件產品復雜多變、批量少，品種多的特點而研發，非常適合電子、電氣，五金以及各類型對外加工企業。百超中國區董事總經理王鶴齡在接受採訪時亦特別強調：“這款設備具備高速、高效率和靈活性的優勢，為客戶創造了更高效益，也進一步增強了百超的市場競爭力。” “就如去年我曾提到的，危機對於我們這樣追求高品質和高效益，且在產品研發、品質、效率、售後服務等方面都具競爭優勢的制造商來說，反而可能會是個機會。確實，我們今年的銷售進一步增長，中高端市場發展形勢很好。這也傳遞了一個可喜訊號：中國市場對投資效益和生產效率的關注獲得了空前提高。” 王總表示隨着中國制造中心的角色越來越成功，最終的產品還是要靠折彎成形，而將切割和折彎整合在一起，已是百超努力發展的全新成長點。“我們已經做到這一點，並在海外使客戶獲得了豐厚回報。當然，這可不只是將切割和折彎結合起來，從單一的數據化流到整個工廠的自動化，從訂單到輸出最終成品，均要實現自動化控制。” 目前，國內激光設備制造商的競爭實力也獲得了長足進步。對此，王先生也頗有感慨：“我期望，中國本土制造商能在目前擁有實力的基礎上，更注重軟實力的扎實積累，加快推進中國民族產業的成長。”他認為這一成長過程需要付出耐心，而不是有了政府支持、有了雄厚資金，或是簡單地擁有高學曆人才就能達到的。“比如百超的產品，不僅是最好零部件的簡單叠加，而是基於雄厚軟實力的系統工程，歷經日積月累的錘煉。” 圖: 王鶴齡表示，在高鐵機車車輛制造領域，該公司在大規格、高功率切割機市場上的份額拔得頭籌。 Spinner：直線刀架展示柔性應變能力致力於高精密加工設備的斯賓納機床本次也亮相工博會。值得注意的是，其展示了在機床中導入直線刀架的理念。談及此，斯賓納製造有限公司中國及亞太區主管經理孫書嵸告訴筆者：“我們想創造各種機會展示靈活應變的配置，能讓不同的使用需求得到充分滿足，何況我們在這方面已經發展了很成熟的系列。以前我們多展示旋轉刀塔—它自然有其優點，但直線刀架在特定的應用場合的優勢，也很值得關注。” 孫書嵸解釋道，直線刀架的換刀速度很快，比如有些零件對刀具對中程度的要求很高，對重複精度的要求也特別嚴格，用旋轉刀塔就比較容易產生誤差，而

展會透視 SHOW WATCHER 運用直線刀架用光電顯微鏡對刀。這對航空等行業中的超精密加工而言就是更好的配置，比如工件需要重複定位，批量上要求輔助時間比較短，同時涉及到的刀具種類並不是那麼複雜，行程有限，刀數也比較少。圖: Spinner本次展示了其品牌升級產品SB/A-V3 據介紹，直線刀架可以採用電動、氣動驅動，不同的專門的動力頭裝在直線的刀具上，有效克服了一般刀塔轉數上的瓶頸，特別適於小孔小槽的加工。又比如，槍鑽，深孔鑽需要很高的冷卻壓力，而一般刀塔上很難通過刀具中間實行冷卻—因為如果從刀塔進入再從刀具出去，超高的壓力往往會直接導致滲漏，但是如果高壓管路直接連在刀具的後面，在直線刀架上就能夠很容易地實現，冷卻就不成問題了。當被問及國內設備該怎樣縮小與國際先進品牌之間的差距，孫先生認為技術上引進合作的道路還是要走的，否則必然會走彎路；而基礎性研究也要做，但並不是任何基礎研究都要從頭做起—這不僅困難，而且隨着技術的日新月異，某些立項的必要性本身便需要質疑，何況從時間上考慮，也難於及時滿足我國裝備制造業的迫切需求。 OMAX：“水切割絕非高成本低效率的設備” 先進水射流技術近年來在中國市場上的認知度逐步提升，水切割作為一種無廢氣排放的冷加工工藝，以往常被誤讀為“高成本低效率設備”的印象也得以“平反昭雪”，穩健地擴展其在各領域的應用。本屆工博會上，代理各國先進機電設備的宇海有限公司重點展出了美國傲馬(OMAX)公司最新系列MAXIEM 1530新一代水切割機床。這款機床採用最新設計矢量驅動行走機構，設計合理、精確度高。直驅泵確保穩定水壓，效率高，而且因其是切割時才需啟動的高壓系統，能有效節省耗電量和冷卻水，真正符合環保要求，並可有效降低停機待修和零件方面的費用。美國傲馬CEO Dr. John Cheung自信地介紹道：“正是基於這些優點，以往線切割機床用戶和一些傳統技術的水切割機床所未能應付的工作，MAXIEM 1530都能應付自如。” 針對大陸市場，OMAX正式推出新系列MAXIEM，成為該公司的一個新部門和新品牌。其定位在普遍可被接受的價格，同時提供前所未有的靈活性和生產力，旨在更好地服務於追求高效率、低成本的工業領域。當被問到有關“FLOW收購OMAX”這一敏感問題，Dr. Cheung解釋道：“這其實可以算作一項長期的專利訴訟，已在雙方的協商下得到完滿解決。福祿選擇終止兩家公司的合並，也同意對專利訴訟進行補償，OMAX為此將獲得2500萬美元現金，福祿並需在4年內支付合共1000萬美元的票據。這意味着，OMAX仍全權擁有水射流領域獨一無二的水切割技術，包括Intelli-MAX®控制軟件，直驅泵技術和Intelli-TRAX®等。” Dr. Cheung並透露，該公司將會繼續投放更多資金投入，開發高端水射流技術。 STAMA：雙主軸銑車加工中心製造技術一枝獨秀德國斯塔瑪（STAMA）擁有全世界獨一無二的雙主軸銑車加工中心制造技術，20年前便已開發出世界上首台雙主軸加工中心。此次該公司也亮相工博會，其中展示的新一代垂直加工設備MC 526頗為奪人眼毬。該機床的床身穩定性良好，經過革新的零組件確保了清晰明朗的機床結構和高機械功能，結構設計合理，可提供超高的銑削功率、高精度和強勁的動力。圖: 漢斯‧希格爾在展會現場德國斯塔瑪機床有限公司北京代表處首席代表、銷售經理漢斯‧希格爾談及參展感受時，頗有點遺憾地表示並沒有很有實力的立加制造商同台亮相，“頗有點寂寞”。希格爾先生告訴筆者：“我們設備的優勢很明顯，即使是單軸機床也能達到同行廠商難以企及的高精度。而且，機床柔性化程度亦相當高，可達成最優化的零部件產量，能充分滿足從醫療器械、液壓設備到汽車制造、環保技術乃至鐘表制造和精密儀器加工的高需求。” 希格爾先生強調，機床的加工精度和使用壽命應成為機加工設備購買的重要考量因素。因為即使單台設備便宜，但使用沒多久就不得不更新，那么在固定年數內所支付的設備費用只會更加

展會透視 SHOW WATCHER 昂貴，加之管理成本也會增加。斯塔瑪目前的中國業務在集團總體中佔比達8%-10%。為進一步拓展市場，其在生產各種型號的立式加工中心的基礎上，還提供完善的附加設備和服務，可為用戶供應全套生產線交鑰匙工程。“今年在中國業務與去年持平，銷售額250-300萬歐元之間。相信拓展潛力仍然很大，我們會鍥而不舍尋找新增長點。” 福祿：打造國內水切割市場主力軍本次工博會上，美國福祿（Flow）超高壓水射流技術（上海）有限公司展出了一款擁有最先進87,000 psi（600Mpa）極高壓泵系統、噴嘴水流速度達到4倍音速的超高壓水切割設備Mach 3，並特別面向亞洲市場推出了其適應於各種加工環境的高性價比水刀WJP產品。“這兩款產品的展示標志着我們處於水切割領域世界領先地位。”該公司區域銷售經理羅志強稱。羅志強表示，該公司作為最早在中國投產的外資水刀設備供應商，在中國已有快20年的曆史。“雖然福祿雖處於行業高端的地位，但也會針對市場需求提供性價比高的水刀產品，比如這次展示的WJP產品即是針對亞洲特別是中國市場推出的主流高性價比產品。” 圖: 羅志強（左一）表示，目前已有約400套福祿的水切割設備正服務於中國的各行各業。據羅志強介紹，和其他競爭對手外購安裝部分關鍵組件不同的是，福祿擁有包括增壓和整體解決在內的水刀設備整體研發能力，決定了其水刀產品的全況領先地位。據了解，該設備能夠在嚴苛的制造環境下快速且精確地切割從食品、紙張到鋼材、復合材料、玻璃、金屬等各種材料，可被廣泛應用於各行業，如裝備制造、代工、軌道交通、航空航天、建材生產等。反危為機貼近服務於中國市場辰禮國際：打造馬扎克唯一一家集團外部生產基地辰禮國際集團是一家集工業制造、貿易、金融、科技和物流於一體的民營企業，此次參展工博會重點展示馬扎克激光切割機。該集團與日本馬扎克建立合作伙伴關系已有20年，此前主要是為後者銷售機床，而目前已正式啟動馬扎克激光切割機在中國的生產，這在馬扎克90多年的曆史中，也是第一次由非馬扎克的工廠為其生產機床。圖: 劉繼辰表示，雖然馬扎克進入國內鈑金加工市場有點晚，但這一品牌的卓越實力和創新產品必將得到市場高度認可。該集團執行董事、總經理劉繼辰表示很重視本次展示平台，因其較為強調鈑金加工技術和產品的展示。談及自家工廠產品，他相當自信：“我們設在上海奉賢的生產基地試生產後，銷售的所有機型都沒有因生產質量問題而造成的返修。為確保原廠品質，首先當然是完全按照馬扎克的技術和生產工藝—當然，考慮到國情不同，改動也有，但質量控制已具體到每個工位。比起產量，我更看重辰禮的口碑。事實上，馬扎克方面甚至認為我們做的比日方更好。” 其實筆者早幾年前便在對馬扎克方面人士的採訪中了解到，馬扎克雄心勃勃想在中國激光切割機市場上奪得最大份額，可為什麼在2007年底才啟動生產？劉總述及其中經緯：“馬扎克集團對於首次由非馬扎克工廠生產激光切割機，自然要全面考察，此後還要經過日本政府有關技術輸出方面的審批。”据介紹，新工廠頂住了開業不久即遭遇全球性金融危機的壓力，經過一系列對人才和裝備的投入，逐漸走上正軌，今年6月起，銷量開始報復性地反彈，訂單已排至明年。孚爾默：刃磨小領域，潛在大市場孚爾默（VOLLMER）（太倉）機械有限公司為本次展覽帶來了數控硬質合金圓鋸片齒頂齒面刃磨機CX 100和數控PCD刀具電腐蝕加工機床QWD 760。該公司總經理蓋歐文表示，刃磨領域雖然窄，但卻蘊藏着巨大的市場潛力，孚爾默在太倉的基地為公司滿足中國日益增大的刃磨消費市場提供了很好的基礎。圖: 蓋歐文接受本刊採訪蓋歐文強調，該公司產品致力於為高端客戶提供先進的刃磨解決方案，可對金剛石工具、硬質合金鋸片、高速鋼（HSS）鋸片、TCT刀具和帶鋸等進行刃面/齒

展會透視 SHOW WATCHER 面修磨處理，所生產的設備在加工過程中具有高精度、高速度以及操作方便等優點。據了解，孚爾默設備在鋼廠、航空、汽車以及木工等加工領域應用廣泛，除了對標准刃型/齒型的加工外，還可以對特殊工具進行處理，甚至激光處理。三菱電機：中國激光加工市場上的後起之秀恰逢三菱激光加工機全況銷量達到1万台之際，三菱電機自動化（上海）有限公司攜其ML3015LVP-35CF-R系列激光加工機產品亮相本屆上海工博會。另外，該公司還極力宣傳用於汽車部件五軸加工的VZ系列三維激光加工機。據悉，該產品屬於三菱激光加工機中的高端產品。圖：林晃表示，該公司激光加工機進入中國市場的時間不長，但其產品已在中國市場取得良好聲譽。 LVP系列配有2000W和4000W的激光發振器，此次針對中國中厚度（1.9mm）鈑金加工市場情況度身定制，推出了裝配有3500W發振器的LVP系列激光加工機產品。此外，三菱還在其展台推出可視化節能理念，主要在激光氣體和能源消耗方面展示其最新的科技進展。該公司加工機事業部部長兼激光加工機部高級經理林晃告訴本刊，目前華南是三菱激光機最大的市場，隨着北方市場的日益擴大，三菱有可能將部分產品轉移到在其位於大連的工廠進行組裝。“目前三菱激光加工設備在中國市場上的保有量在500台左右。”林晃說。在放電成型加工機方面，三菱亦有幾款新產品在展台發布，包括小型高精度機EA8PVM、EA8AM，超高精度機MA2000M和具有納秒響應速度的NA1200型高精度高性能機，其中EA8AM已經開始在中國量產。雷諾：主推Q系列雙金屬帶鋸條著名帶鋸條和切削液供應商雷諾（LENOX）在工博會上重點展示其開發的Q系列雙金屬帶鋸條產品，包括QXP和QGT兩種高性能解決方案，並展出了特別為應對嚴苛工況條件推出的新型Q88雙金屬帶鋸條產品。 Q工藝的開發是為了克服鋸條張緊力、主從動輪周圍的彎曲應力和鋸條扭轉力造成的過度拉伸和振動從而限制使用壽命的問題，該工藝會預先調節齒尖，形成更穩定的切削形狀並確保鋸條處於最佳張緊力狀態，使其具有最強的抗疲勞性能。圖：LENOX帶鋸條產品部高級產品經理Matthew Lacroix（右一）表示，該公司專有的Q工藝和新齒形在亞洲地區的機械車間和鋼鐵服務中心等嚴苛的工況條件下，能顯著提高帶鋸條壽命。左一為該公司亞太區技術銷售總監Gerrit Kremer。其中QXP適用於中低切削難度的金屬工件，如鋁、碳鋼、合金鋼、不鏽鋼和軸承鋼；伸齒槽設計提高鋸屑帶出能力，增強鋸條的高速切削性能；大前角齒部構造滿足了低進給下的高穿透性。QGT適於中高切削難度的金屬工件，如航空合金、鈦合金、工具鋼和鎳合金；特殊的分齒設計能夠在切削高硬度材料時構成最理想的切削形狀，改良的齒槽設計提高了鋸條橫向承受能力。 Q88帶鋸條專有的Q表面處理技術增加了鋸條背材的強度，消除了由於斷裂導致的鋸條故障的可能性，不僅可以提供光滑平直切削，還能夠最大限度減少震動實現更長的使用壽命。羅芬（Rofin）激光助力中國工業發展激光發生器是各類激光應用領域的關鍵組成設備，在突出擺放一款高達3kW功率的德國羅芬（Rofin）激光發生器DC 030的展台上，德商羅芬激光技術（上海）有限公司高功率事業部銷售經理丁元東向記者表示，金融危機背景下雖然市場在收縮，但國家投入的基礎建設項目給激光設備加工能力提出了更高的要求，使其在華銷售的產品類型更完整，更系列化，更高輸出功率的激光器需求強勁增長。丁元東指出，國內的激光應用仍處於初、中級水平，激光設備的應用領域和層次都還有很大的潛力可以開發。為此，羅芬公司的第三代板條型CO2激光發生器，以及新近開發的光縴和圓片激光器，均適用於三維鈑金切割和金屬焊接，滿足機車、能源、圖：丁元東表示，得益於民營經濟的逐漸活躍加上政府在基礎建設方面的投入，羅芬從8月份開始訂單已非常飽滿，截止10月份所收到的訂單已排至2010年1月。

展會透視 SHOW WATCHER 航天、造船以及重型裝備業等越來越復雜的加工要求。 “羅芬在技術水平的提升也正體現了下游行業的應用要求在快速提高。把國內市場做大是我們的責任，我們不只是一個激光光源供應商，而更是“激光技術---系統集成---革新工藝---產業提升”鏈條的全程參與方，希望通過我們的努力來提高客戶的發展和贏利能力。” 丁元東說。自動化技術異彩紛呈 Rittal: 持續服務於中高端機床業務市場本屆展會上，威圖電子機械技術（上海）有限公司以“Rittal—The system”為主題亮相，展示其領先的創新、完善、專業的系統解決方案。150平方米的展區被划分為7大塊，呈現各種專業解決方案：協調統一的系列機櫃和箱體技術、配電、系統溫控、電子元器件、IT網絡工程、數據中心基礎設施。除此之外，還有規划、設計、監控軟件，以及遍布全況的服務體系。在“行業應用”展區，威圖展示了其面向風電、軌道交通、電力以及礦業提供的解決方案和成功應用案例。該公司行業經理張延鳴在談及面向機床行業的產品和市場策略時信心滿滿：“在明年，我們面向機床行業提供的整套解決方案還會更上一層樓，相信會有很大改觀。我們其實很看好這一領域的發展潛力，雖然目前的相關業務量還不到風電業務的一半，但我們寄望將來威圖在機床和風電這兩個領域的業務量規模相當。對這樣的提升空間，我們充滿期待。” 張先生強調，威圖的主要策略還是聚焦高端產品，專攻精密精細、大型裝備。“目前在中國，中高端機床的進口勢頭仍然比較強勁，加上中國本土企業研制的產品，數控機床總體中約1/4強為高端設備。如果我們為這些設備配套足夠優秀的配套解決方案，這樣的市場規模無疑極具吸引力。而經過在中國這五年間的發展，威圖上海工廠已具備了提供非標產品的能力，正通過持續加大新產品開發力度，不斷推出符合中國市場特定要求的領先性、但同時又具有適用性的產品。改變了以前我們給客戶只能提供標准化產品的印象。” 據介紹，目前該上海工廠的月產能為8000-9000台，主要以供應國內為主。近日，這一工廠導入了首條以環保性強為顯著特征的新型全自動生產線，“在歐洲的理念，不僅本身出的產品要環保，在生產過程中也要強調環保。在中國，我們希望能夠更多地導入這樣的生產線，讓環保滲透在每個環節。” 圖: 張延鳴表示，該公司於近期，不排除在上海以外的地方選址建設幾家新工廠的可能性，以更好地服務於華東以外的市場。發那科：強大數控系統基礎支撐智能機器人技術發展著名的機器人技術供應商日本發那科（FANUC）上海公司在本屆中國工博會上重點展示了工業用智能機器人產品M-liA。該款機器人擁有超輕量、緊湊六軸結構的特點，設計有平行連桿機構，應用於小型物品的搬運、高速抓取和裝配，並配有復雜裝配作業的三軸手腕，非常靈活。圖: 工業用智能機器人產品M-liA在工博會上吸引了無數人的眼球。該公司銷售經理劉大偉向記者介紹說，由於FANUC一直以強大的數控系統研發而著名，這為機器人技術的開發提供了更高的平台，發那科智能機器人由先進的內置型機電一體化技術、光學視覺系統和力學傳感器作支撐，可以進行精密的光學控制和數據測量，智能化設計思路在機器人行業中獨樹一幟。劉經理強調，由於推出的機器人的智能化和小型化特點，發那科智能機器人在流水線上只需要進行簡單的隔離，即可實現機器和人的共線生產作業，加上機器人的工作質量甚至高於人工，而某些機器人產品的價格也不是很高，所以為節省生產成本創造了很大的機會。圖爾克：針對中國市場需求研制新品在展會現場，本刊採訪了圖爾克（天津）傳感器有限公司市場技術部技術服務團隊主管楊德友，了解到本次展示上圖爾克重點展示的三大類新產品。首先是傾角式傳感器，其可用於各種平衡系統上的平衡度測試；第二類是電容式傳感器，比如BCF系列能屏蔽掛壁的液位，用於檢測帶粘附性的液體，而BCC系列的特別設計則能屏蔽妨礙檢測的靜電

展會透視 SHOW WATCHER 干擾；第三類新產品是直線位移傳感器。對於第三類產品，楊先生特別解釋：“這是我們經過近幾年的市場調研，於今年年初推出的全新系列磁性直線位移，其在性能同於以往的瓷致伸縮原理系列的產品，但是造價與電阻式的比較接近，因而具有極高性價比，可以同時替代磁質伸縮式和電阻式的，市場潛力值得期待。” 楊先生透露，上世紀90年代才進入中國市場的圖爾克“後來居上”，現在其產品在高端機床市場佔有很高份額，已反超了歐姆龍，躍居首位。圖: 楊德友表示會創造機會，宣傳該公司產品的先進技術和創新理念，讓更多客戶了解圖爾克產品的高質量。據楊先生介紹，新產品的研發在德國，中國團隊需要予以配合的主要工作是市場測試，包括售後的市場反響怎樣，特定市場的需求如何。“產品銷售主要是直銷，很少一部分通過代理，主要在那些圖爾克的直屬機構難於覆蓋到的地域。因為我們必須能夠確保服務質量，而且通過和客戶的直接溝通，方便我們了解市場的真正需求，研發也能朝着這個方向發展。”他說道。而在面向中國研發新產品的過程中，圖爾克也是採用頗為穩健的方式：經過前期調研之後提交報告給德國總部，由德國方面根據特定的需求立項，而隨後研發出來的產品會先交給客戶測試，在持續1年左右的測試之後，才能面市。而目前在天津工廠主要職能是後期測試，所需的元器件、電路板均由德國運來。 Balluff：貼近金屬加工行業客戶本次工博會上，巴魯夫如往屆一樣選擇在金屬加工主題展區亮相，執着地闡釋其對機床行業用戶的珍視。巴魯夫（上海）貿易有限公司中國區機床、冶金行業經理劉晶接受采訪時表示，巴魯夫今年在機床方面的業務量較大，且明年還會穩步增長。本次重在展示巴魯夫作為面向機床行業的傳感器應用解決方案的提供者，交付給客戶的不僅僅是產品，還融入了創新的理念和整套的解決方案。 “可以肯定的是，我們仍然是定位中高端市場。”劉先生並認為目前國內機床行業正在轉型中，這對巴魯夫有益處也有不利，需要不斷主動尋找對策，發揮自身綜合競爭優勢。“我們註意到中高端、大型機床的數量在上升，對傳感器的需求量增多且要求也更高—這符合我們產品的定位。但同時，伴隨小型機床逐步被淘汰，我們在小型機床市場的份額也被削弱。其實，一些機床廠在大型機床上已采用了巴魯夫產品，也會同時增加購買以用於同一工廠內的小型機床。” 劉先生告訴筆者，如果單單是提供單一的傳感器或者開關產品，在性價比上巴魯夫可能並不佔很大優勢，但如果將光電、限位以及接近開關等諸多產品組合使用，便能為客戶實現更大的經濟效益。“而且，客戶有任何傳感器方面問題都可以找巴魯夫獲得一站式解答。這也是我們的一個營銷策略。”他總結道。圖: 劉晶強調，巴魯夫樂於提供面向機床行業的傳感器應用全套解決方案。据了解，該公司在系統集成上極具實力，尤其是公司新推出的為中國地區量身定做的IO-LINK產品，可面向機床行業、針對繁雜的現場進行布線整合，將多處的傳感器連接在一起，打造無人化工廠。而這能有效減少機床的停機時間和安裝時間。” 德資雅迪：攜全系列產品亮相德資雅迪HARTING攜其方形重載連接器、板對板/板對電纜連接器、工業以太網交換機和線束等全系列產品亮相本屆上海工博會。其中，Han®推拉式電源和Han® EEE系列是其最新主推產品。 Han®推拉式電源是一種新的極其緊湊的五極電源高達690 V和16A的連接器，用於信號和電力傳輸，其信號與電源帶有IP65/IP67等級保護。裝配是由已驗証的卷曲技術或創新的Han®快速鎖定快速終止技術來實現，由於節省場地的空間整合及小型化的規模，可以允許優化串的設置。新型Han® EEE系列產品由於緊湊設計，具有高度的接觸密度，可以與Han® E壓接觸點連接成整體，可承載最高16A電流的插件組成，繼承了Han® E系列產品操作簡單的性能，提供了新型節省空間的接觸解決方案。德資雅迪HARTING的產品今年在鐵路和風能領域的應用進一步深入。電氣連接器在鐵路的

展會透視 SHOW WATCHER DMP 2009見聞：新品争奇鬥艷 Debut products under spotlight of DMP 2009 楊小傑第11屆東莞國際模具及金屬加工展（DMP 2009）於11月18日至21日在東莞市厚街鎮廣東現代國際展覽中心舉行。為期4天的展會共吸引800家企業參展，眾企業紛紛展出自己研發的最具競爭力的產品，其中不乏首次在中國亮相的新品。可以說，在本屆展會上首次亮相的新產品無一例外地代表着當今金屬加工行業最前沿的技術和潮流，卻又是為中國用戶量身打造，體現出企業謀求中國市場的意圖、良苦用心，以及所做的努力。本文將介紹部分首次在中國亮相的最新產品，與讀者分享。 DMU 50 eco：DMG經濟且理想之5軸加工解決方案展會首日上午，世界領先的機床制造商DMG在其展台舉行了新一代CNC數控萬能銑床DMU 50 eco 發布會，引來觀者如云。 DMG方面介紹，DMU 50 eco具有出色的高精度和高可靠性，為全球車間、培訓和實驗室，以及刀具、夾具和模具制造設立了標桿，堪稱用戶挺進5軸加工世界的一個經濟而理想的解決方案。憑借堅固的交叉移動結構和易於進入的大型加工室，該機不僅為一次性生產也為高效的小型系列5軸制造提供理想的平台。 DMU 50 eco強大的銑削主軸最大速度可達8,000rpm，力矩達到83Nm，驅動額定功率為13kW（每個工作循環40%），確保所有材料都能獲得高性能加工。由於集成數控旋轉圓形工作台帶有數字驅動，僅用兩次裝夾就可完成復雜程度較高的工件整件加工。圓形旋轉數字工作台配備了液壓鎖緊裝置，允許旋轉範圍達到115°（-5°/+110°），可以進行高達20°的負角度加工。圖: 在DMU 50 eco發布現場，DMG中國區總經理單錫林表示，這款新產品定將在中國市場取得巨大成功。該機的控制面板採用了帶有15''TFT屏的人機控制DMG SlimlinePanel，Siemens 810D powerline和ShopMill軟件。即使作為入門級機床，德馬吉也提供了諸如完善的人體工程學設計，簡便的編程和3D仿真創新功能作為標准配置。此外，該機所有軸均配備了用於增加動力的數字驅動，亦可選用光柵尺直接測量系統，以達到高精度。 DMG中國區總經理單錫林表示，新機床適應小批量單件生產需求，相信在中國市場定會取得巨大成功。 F3、F5鋒速系列：牧野針對模具加工的新作鋒速系列F3、F5高效加工機床是MAKINO最新研發的模具加工解決方案，此兩款產品的推出進一步完善了F系列機床產品線。牧野機床（中國）有限公司東莞分公司總經理張尚明在新產品發布會上介紹說，牧野F系列機床具有高效率、高精度，長時間運行，以及更短的交貨周期等優點。F3、F5代表着高速、高精度的發展方向，集鏜、銑、鑽加工功能於一體，在模具加工方面性能出色。他同時強調，牧野非常注重機床的結構、剛性和輕量化，新產品的外觀有很大的改觀和突破。這兩款機床具有優秀的剛性和良好的溫度控制，其出色的表面光潔度，減少拋光。 “就在DMP 2009開展之前，公司已經在廈門地區成功銷售一台F5，並且該客戶是在沒有見到產品的情況下決定購買的，說明MAKINO的影響力可見一斑。”張尚明言語之中有着掩飾圖: MAKINO新推出的鋒速系列F5高效加工機床

展會透視 SHOW WATCHER 不住的興奮和自豪。同時，張尚明對整個機床市場持相對樂觀的態度，他希望借助新產品，公司明年能夠實現在中國市場的銷售增長3倍的目標。他自信地說，“已是懸崖百丈冰，猶有花枝俏”。 SPECTRUM：蔡司打開低端市場的重炮 SPECTRUM是德國蔡司在本屆展會上全球首發的新款通用經濟型三坐標測量機，專為中小企業量身打造，由其上海公司總裝，性價比突出。 SPECTRUM的所有導軌中均使用四周環抱氣浮軸承結構，性能得到顯著增強。來自四個方向的牢固支撐保証了其出色的測量性能。緊湊型坐標測量機底座佔用的下方空間更少，為操作人員提供了充足的腿部空間。控制櫃（可選）安裝在底座上，方便隱藏，易於使用和維護。圖: 蔡司於DMP 2009上全球首發的通用經濟型三坐標測量機該機適合中小型工件測量場合。其最大可測量範圍為1,000×1,600×600mm，最大工件重量為825kg。SPECTRUM可以與大多數Renishaw傳感器（標准5針DIN）兼容，用戶可針對應用範圍選擇正確的傳感器。蔡司工業測量儀部軟件培訓&演示中心主管侯世俊介紹說，之前，蔡司的產品定位中高端市場，就中國市場而言，蔡司的產品份額約為25%。而中端市場，蔡司佔有大約40%的市場份額。SPECTRUM是ZEISS打開低端市場的一款重量級產品，它意味着公司全面覆蓋市場的新策略。據侯世俊介紹，得益於公司的品牌優勢，客戶源非常穩定。蔡司今年在中國的銷售保持了穩定增長，增幅略有放緩。由於中國的高鐵、大飛機等主要是在北方生產，因此北方市場對其銷售增長起到了主要的拉動作用。侯世俊對記者表示，廣東地區的模具和零部件產業發達，廣大的中小型企業需求旺盛，這款新品能夠有效滿足其需求。此舉恰是蔡司針對不同的市場採用不同的策略的有力証明。■

展會透視 SHOW WATCHER 杜塞爾多夫國際制造業技術和自動化技術展覽會明年二月上演 METAV 2010 Preview 滕振興 2010年2月23至27日，由德國機床協會（VDW）主辦的2010國際制造業技術和自動化技術展覽會（METAV）將在德國杜塞爾多夫上演，這將是明年最早上演的國際性金屬加工行業展覽會。創辦於1980年的METAV逢雙年舉辦，作為全球最重要的制造技術展覽會之一，其展示內容覆蓋整個機械制造行業，展品主要包括切削和成形機床、精密工具、制造系統、自動化物料輸送、計算機技術、工業電子，部件和配件等。据主辦方統計，上屆METAV 2008展會共迎來全球約3000家廠商參展，19個展館的總展示面積達15萬平方米，持續5天的展覽吸引了來自90個國家的12.3萬名觀眾到場。展示先進制造技術助力經濟復蘇自今年中期以來，越來越多的跡象表明金融危機已觸底，亞洲、美洲甚至歐洲不斷傳來振奮人心的消息。作為長時間間隔後在德國舉辦的首次綜合金屬加工展覽會，METAV將為各國制造商提供加工實力優化升級的機會，助力經濟復蘇。經驗表明，加工業需求復蘇後，一般需要等待6個月左右才能傳導到機床制造業。許多客戶，尤其是汽車制造業客戶，目前正積極進行新產品定位，也正處於熱切需要了解新的生產技術的階段，而METAV展會將是他們獲取這些技術的有效平台。展覽會主辦方也期望展會能成為促進業界企業發展的助推器。電動時代或成為機床技術發展新引擎未來看來是“電動化”的時代，汽車中機械驅動系統的消失，將引發未來驅動系統的多元化，從而必將改變未來生產工藝的要求，這似乎並不利於機床技術發展。但從另一方面來看，電動汽車時代的到來，拉動了低能耗驅動系統的需求，也為旋轉部件和機箱生產商創造了新機會，也許還會成為未來機床技術發展的新引擎之一。期間將舉辦磨削技術研討會下屆展會期間，德國多特蒙德加工技術協會（ISF）將主辦圍繞磨削技術的研討會，邀請工業界和學術界的13名頂級專家出席，會議覆蓋三大主題：“機器與環保”、“磨削工具”和“磨削工藝”。本次活動旨在讓與會者了解磨削技術的各種途徑及最新成果的應用和未來發展。此外，多特蒙德加工技術協會還將舉辦名為“磨削技術與精細加工”的專業展。在此，眾多參展商將介紹磨削技術和精細加工領域的最新發展動態。據了解，研討會及“磨削技術與精細加工”專業展內容豐富，將為所有感興趣的人士提供絕佳的討論和互動的機會。 “當金屬加工邂逅醫療”特別展將舉行對德國制造業而言，醫療器械巿場具有越來越重要的意義。這一巿場擁有巨大的客戶潛力，即使在當前經濟危機、困難重重的條件下仍然表現出色。該領域具有技術革新性特點，在質量方面對供應商要求極高——包括高精度、表面完美、流程高度可靠和生產步驟可追溯等。鑒於機床行業在服務於醫療裝備製造領域的前景看好，明年的METAV將為供應商及其客戶舉辦專業程度高的特別展示，集中展示供應商面向此領域的專有技術和產品。 “當金屬加工邂逅醫療”特別展上還將同期舉辦專家論壇，其內容不僅包括面向醫療行業用戶的專題講座，還包括專家圓桌討論，同時，醫療器械製造領域的相關法律法規也將是探討的重要議題之一。 ■

展會透視 SHOW WATCHER SIAF 2010明年3月在广州上演針對工業自動化市場的需要，來自中國及德國的四家知名展覽公司攜手合作，推出一個全新的展覽項目—中國廣州國際工業自動化技術及裝備展覽會（SIAF），該展會將於2010年3月8日至11日在廣州中國進出口商品交易會琶洲展館舉行。中國對外貿易中心（集團）及德國法蘭克福展覽有限公司是該展會的主辦單位。SIAF是著名的德國SPS電氣自動化展覽會及目前由中國對外貿易廣州展覽公司和廣州富洋展覽有限公司共同承辦的中國（廣州）國際工業控制自動化及儀器儀表展覽會的完美結合。展會立足華南，旨在為工業自動化打造一個世界領先的商貿平台。圖: 上届德國SPS電氣自動化展覽會現場為了切合展商及觀眾的需要，SIAF的展品範圍覆蓋廣闊，包括傳動、機械驅動系統及零部件；機電零部件及輔助設備；低電壓開關裝置；感應技術（傳感器）；控制系統；組裝系統及分解設備等。目前，已落實的知名參展商包括有西門子、Beckhoff、Sick、Phoenix、Contact、Leuze、Banner、Elco、Harting、Brainchild及Turck等。並得到台灣區電機電子工業同業公會、廣東省自動化學會、中南六省（區）自動化學會及廣東省科學技術協會支持。此外，為提高展會專業含量，主辦單位亦安排了丰富的同期活動，包括一系列的專題研討會，主題圍繞機械人及感測應用等。 CWEE 2010上海風能展明年4月登場 “第四屆中國（上海）國際風能展覽會暨研討會（CWEE 2010上海風能展）”將於2010年4月27日至29日在上海新國際博覽中心舉行。該展會由中國農機工業協會風力機械協會、中國風力與潮汐發電專業委員會和世界風能協會等單位共同主辦，並得到國家主管部門、海內外專業協會大力支持。上屆展會共吸引了16個國家和地區的237家企業參展。其中，國內展商佔70%，整機企業40餘家，零部件企業150餘家，其它展商40餘家，展出面積達15,000平方米。預計CWEE 2010展覽面積將超過23,000平米，突破上屆記錄。據主辦方介紹，目前已接到丹麥、英國、德國、美國、西班牙等國家行業組織申請，計划組團參展、參觀。 1. 特設“海上風電”、“風能產業園區”展示區根據風能上下游產業鏈特點，主辦單位特設立“海上風電”、“風能產業園區”展示區。據介紹，海上風電技術日趨成熟，在全球範圍內開始進入大規模開發階段。根據有關部門評估，中國近海海域風電裝機容量可達１億至２億千瓦，東部沿海特別是江蘇等沿海灘塗及近海具有開發風電非常好的條件。作為還處於起步階段的中國，主辦單位希望通過這一平台，結合世界和我國的海上風電行業發展遠景和現狀，研討相關法規、政策、展示技術和產品等。 “風能產業園區展示區”邀請全國各地園區運營單位現場展示、說明，幫助國內外投資商和投資企業及時、准確、有效的選擇投資區域。 2. 同期研討會，推動行業健康發展舉辦緊扣產業熱點的主題研討會和專題會議是CWEE風能展重要組成部分。上屆研討會吸引近400位中外代表齊聚一堂，共同探討風能發展的技術與市場問題。我國風能產業的著名專家學者：中國水電工程顧問集團公司施鵬飛教授，中國電力科學研究院戴慧珠教授，風電行業資深專家於午銘教授、賀德馨教授等到會並作精彩學術報告。來自風電產業領軍企業的主要負責人，包括Vestas副總裁杜文輝，上海電氣風電設備有限公司副總經理劉琦，金風科技股份有限公司副總裁曹志剛，合肥陽光電源有限公司曹仁賢總經理，REpower中國總部CEO Wolfgang Jussen，Mita-Teknik銷售總經理Gary Miller等高層領導，亦出席研討會。 2010年上海國際風能產業研討會繼續秉承“主題突出、注重實效、效果明顯”之特色，搭建探討風電行業熱門話題的平台，邀請來自全球範圍內的政府、協會、電力集團、風電運營商、整機商、零部件商等行業專家為行業帶來最新信息與觀點。目前初步擬定的專題包括：產業發展綜述專題；企業文化與品牌戰略專題；風電場建設、管理與運營專題；供應鏈管理、零部件採購與物流專題；海上風電場專題；中小型風機、風光互補機組專題；零部件專題；新技術與產品創新專題。 ■

協會訊息 ASSOCIATION NEWS “意大利技術：將創新轉化為生產力研討會”在京舉行 11月4日於北京九華國際會展中心，意大利對外貿易委員會與意大利機械工業聯合會聯盟合作舉辦了“意大利技術：將創新轉化為生產力研討會”。 “技術項目（Progetto Tecnologia）”是一個為期三年的宣傳活動，其核心內容是介紹意大利的機械和技術，主要針對中國、美國、加拿大、墨西哥、俄羅斯、印度和巴西進行推廣。會上，意大利機械工業聯合會主席Alberto Maria Sacchi介紹了意大利機械工業的規模和特點，以及其在意大利國內和歐洲經濟中的地位等，概述了該國機械工業當前的發展面貌。圖: Sacchi先生指出，中意合作方面有很多方面都需要改善，並不是進展不好，而是新的機會很多，需要積極進行調整、相互適應。 Alberto Maria Sacchi先生在接受本刊記者採訪時表示，意大利機械制造業在過去連續6年中發展迅猛，最近受到了全球金融環境的一定影響。但該囯企業善於在危機中持續加強實力，也在不斷制定相應對策。据Sacchi先生介紹，該協會採取了多項舉措幫助企業度過難關，包括：重點拓展內部需求；對再投入到機械行業的資金，給予一定程度的稅收優惠；對負債企業提供擔保。他還特別強調在中國，該聯合會的工作核心就是推动与中国市場的合作。深圳市模具技術學會舉行模具企業運營對策研討會 11月18日，時值DMP 2009期間，深圳市模具技術學會於廣東現代國際展覽中心舉行“模具企業高效低成本運營之對策”研討會暨“EPICOR杯”先進實用模具設計及制造技術論文大獎賽頒獎慶典，來自模具行業的專家、學者及企業代表約350人出席了此項活動。會上，深圳市模具技術學會會長譚超武在題為《金融風暴下模具企業如何提高自身核心競爭力》的演講中指出，在目前經濟形勢尚不完全明朗的情況下，模具企業若加大投資，則風險較大，可行性比較低。而值得強調的是，企業提高自身競爭力的根本在於全面提升管理水平，提高生產效率。上海市模具行業協會秘書長劉德普也在會上發言，他認為金融危機已經接近尾聲，形勢在逐漸好轉，市場已經開始複蘇。他說，今年7月份以後，一些產值上億元的上海模具企業訂單飽滿，甚至出現訂單來不及做的情況。而為模具制造企業提供機床設備的廠商亦因此受益。隨後，廣東工業大學王成勇教授就《模具高速加工技術》做了報告；大連理工大學模具研究所所長王敏傑教授以《微注塑成型及模具設計制造技術》為主題，介紹了相關技術及該所的研究成果；來自其他企業的代表亦紛紛就提升企業管理和低成本運營等主題做了精彩演講。接下來，主辦方宣讀本次先進實用模具設計及制造技術論文大賽的獲獎名單，為3名獲獎者頒獎。隨後舉行的答謝晚宴則為本次活動劃上了圓滿的句號。圖: 模具企業高效低成本運營之對策研討會現場 VDMA機器人及自動化分會於上海舉行研討會 11月5日，於上海2009工業自動化展期間，德國機械設備制造業聯合會（VDMA）下屬機器人與自動化分會成功舉辦“2009國際機器人與自動化研討會”。該研討會旨在提供一個中德自動化行業專家同專業人士技術交流的平台。其主題包括：工業機器人，工業自動化的傳輸和裝配技術，自動化行業中機器視覺的應用。會議由VDMA上海代表處錢西漢先生主持，業內150餘人與會。圖: 2009國際機器人與自動化研討會現場會上，中國自動化學會機器人專業委員會秘書長柳成林和上海機器人協會秘書長楊洪夫分別致歡迎辭，德國機械制造設備聯合會機器人與自動化分會的Dietz女士做了全球機器人統計報告。參與研討會演講的嘉賓還包括來自業內各領先企業的代表，分別來自ABB（上海）工程有限公司、庫卡機器人公司、德國WEBER公司、堡盟電子有限公司（BAUMER上海）等。■

企業專訪 ENTERPRISE INTERVIEW 天准科技：融企業發展於中國制造業之提升 TZTEK Technology: An innovative measuring power in the upgrade of China manufacturing sector 段慶生中國制造業正處於由“大”到“強”發展的轉型期。作為產品質量的把關者，測量儀器是保証制造業變“強”的重要一環。北京天准科技有限公司總經理徐一華博士接受本刊採訪時表示，中國距離制造強國並不遙遠，參與其中是每一個中國制造企業的使命。 As the Chinese manufacturing industry is now in the transitional period from being large to being strong, the metrology and measurement development play an important role in achieving results. Dr. Xu Yihua, general manager of TZTEK Technology Co., Ltd, a renowned video metrology provider in Beijing, told CMJ with confidence that the road to being a powerful manufacturing country would not be long because Chinese manufacturing enterprises share a common goal. CMJ：天准公司是中國領先的影像測量儀制造商。能否請您簡單介紹，非接觸影像測量儀與傳統的測量儀比較，有何特點？徐一華：非接觸影像測量儀是用於几何量測量的先進技術之一。測量儀一般分為接觸式和非接觸式兩種。在機械行業廣泛使用的三坐標測量儀、關節臂測量儀等屬於接觸式測量儀，而影像測量儀、工具顯微鏡、光學投影儀等屬於非接觸測量儀。非接觸測量儀在一些特殊的領域獨具優勢，如用於測試一些無法接觸的產品，像LCD液晶屏、芯片、PCB板等；易變形的產品，如部分塑料製品、注塑件、RFID線圈、橡膠、耳機膜等；以及一些形狀微小的產品，如小模數齒輪、小零件等。不同的非接觸測量儀也各有特點，工具顯微鏡和光學投影儀對操作人員的要求很高，測試結果很大程度上依賴於操作人員的技術水平與判斷。而影像測量儀避免了前兩者的不足，最大程度地減少了人為因素的影響。這也是我們將產品定位於非接觸影像測量儀的原因之一。 CMJ：目前，非接觸影像測量儀國內外整體的發展狀況如何？天准的技術又如何？徐一華：我們在2004年曾經對整個行業做過一次調研，當時，中國的非接觸影像測量技術與國外有20年的差距。正因為技術水平的差異，在影像測量儀市場，中國非接觸測量高端市場被德日美等國企業完全佔領，傳統的國內企業主要面向低端市場。圖: 北京天准科技有限公司總經理徐一華博士強調將公司的發展融入中國制造業由大到強的發展曆程中。目前，中國正處於由“制造大國”向“制造強國”發展的關鍵時期，產業升級的要求對中高端測量儀器的需求逐年增長，但是市場上缺少的就是中高端產品與技術——而這個區域也正是天准產品所瞄准的。就目前的技術而言，天准的技術水平與國際最先進技術保持同步。甚至有些技術天准有，而國際領先廠商都沒有。我們如今與國際領先品牌比較，主要的劣勢不是技術，而是品牌。 CMJ：您談到天准的技術水平與國外水平處於同一水平，甚至有些方面優於國外，主要體現在哪些方面？是否有一些重要的或者關鍵的指標可以進一步說明？徐一華：非接觸影像測量系統是一種多功能綜合型產品，是一種

企業專訪 ENTERPRISE INTERVIEW 非接觸測量中心，其技術評估是通過一套多體系、多元化評估系統來實現的。因此，評價影像測量儀的技術水平並不是一兩個指標就可以評定。一些與應用相關的重要技術指標在我們的樣本上都有詳盡標明。舉個例子，天准影像測量儀的精度為2.0+L/300μm，這是目前國內該類產品的最高水平，也與國際商用級影像測量技術的最高水平保持同步。 CMJ：軟件技術是目前國內很多設備技術的弱項，包括近年來發展迅速的加工中心也是如此。我想，對於影像測量儀而言，軟件技術的重要性不言而喻。天准在軟件技術方面的實力怎樣？與國際水平相比又如何？徐一華：確實，軟件系統是影像測量儀的核心。中國目前很現實的一個問題就是，一些設備技術的發展受制於軟件技術的開發。但在天准，軟件恰恰是我們的最大優勢之一，我們的軟件團隊很多人都來自全球知名的軟件公司。同時，天準公司集聚了一批來自微軟、IBM、清華大學、北京理工大學、中國科學院的資深專家和教授，天準的技術發展也受益於他們的長期支持。正因如此，天准的Vispec測量軟件是目前國內功能最強大的測量軟件，擁有完全自主知識產權，用戶友好性與使用便利性俱佳，可提供几何測量、CNC編程控制、多種報表輸出、SPC統計、圖紙比對、多語言界面等功能，並支持自定義插件。補充一點，我們公司的其他核心成員也都具有深厚的技術背景和跨國公司經營背景，包括機械設計、光學設計、電路控制、軟件算法、工藝設計等多個領域內的具備綜合研發能力的人才，組成了一支綜合實力雄厚、知識層面完備的高效團隊。基於此，才能滿足非接觸影像測試儀這一光、機、電、算相結合的高科技產品研發的要求。值得一提的是，我們的測試系統配備的影像測高技術就是天准團隊技術積澱的結果，這一技術對軟件算法、控制系統的要求都相當高。 CMJ：我想，要擁有打造光、機、電一體化的高科技產品的實力，專門技術方面的技能與積累一定非常重要？徐一華：確實如此，比如我們的VM系列自動影像測量儀，便是將精密機械、電路控制、軟件算法、光學設計四大領域的高新技術緊密結合的一款典型產品，從而實現精准測量。針對不同領域，我們都有專門的技術。例如，在精密機械領域，我們自主設計了高精度的三維移動平台，保証測量的准確性；軟件方面，自主開發了影像測量軟件，並獲得中國軟件著作權；電路控制方面，天准自主研發的影像測量儀專用電控系統，可靠性極高；光學設計，我們自主設計了表面光源、輪廓光源、同軸光源三種照明光源。天准目前推向市場的VM系列影像測量儀有四種型號，分別為VM經濟型、VMP專業型、VMU高端型、VMG龍門型。其中，VMU是天准公司精心研制的高精密自動影像測量儀，它凝聚了機械、控制、軟件等各相關領域最尖端的科研成果，性能指標直逼國際高端品牌，是目前國內精度最高，性能最穩定的自動影像測量儀。 VMU採用高端配置，包括超精密全自動測量、四軸CNC控制、三軸THK精密線性滑軌、Renishaw開放式光柵尺、Navitar自動變倍光學鏡頭等新技術。最值得一提的是，該機採用我們自主開發的Vispec全自動影像測量軟件（高端版），功能相當強大。 CMJ：天准目前主要的市場是哪些行業？徐一華：天準自動影像測量儀目前主要應用於各種精密制造業，如手機組件、模具、電子、通信、機械、齒輪、五金、塑料、儀表、PCB、LCD、航空航天等行業，可測量的產品包括金屬、塑料、橡膠、玻璃、PCB、陶瓷等，它們的共同特點就是精度要求較高、產品附加值高、以外向型為主，對節約成本的概念也非常重視。此外，我們的產品在高等院校、研究所、計量檢定部門的實驗室、計量室和生產車間也得到了廣泛應用。 CMJ：天准下一步的發展是怎樣規劃的？徐一華：我們將重點針對一些市場應用面大的行業，開發特殊的專用機型。例如用於半導體製造和線路板製造的測量系統，僅檢測一項，一年就有上億元的市場。與此同時，做好品牌推廣也是我們要做的一項重要工作。我想強調的是，中國制造業為世界創造了巨大的財富，如今正面臨一場整體質量優化升級的重大變革。由“制造大國”向“制造強國”轉變，是現階段中國制造業的必然選擇，而中國制造業整體質量的升級，必然對測量儀器行業提出更嚴格的要求。我們願意深入其中，為中國制造業的發展貢獻一份力量。 ■

展覽會及會議預告 COMING EVENTS 日期 2010年展覽會及會議地點主辦／承辦單位電話／傳真電郵／網址 1月 19日-21日 2010年第八屆德國紐倫堡國際壓鑄展覽會紐倫堡展覽中心北京中興博國際展覽有限公司 T:(10)8756 2440 F:(10)8756 2303 lumiao@zhongxingbo.com www.zhongxingbo.com 3月 8日-11日中國廣州國際工業自動化技術及裝備展覽會中國進出口商品交易會琶洲展館中國對外貿易中心(集團)、德國法蘭克福展覽有限公司 T:(852)2802 7728 F:(852)2598 8771 sps@china.messefrankfurt.com www.messefrankfurt.com.hk 3月11日-13日第七屆蘇州國際工業博覽會蘇州國際博覽中心江蘇省機械工業聯合會 T:(512)6280 4200 F:(512)6280 4421 gbhcnc@126.com www.siie.com.cn 3月11日-13日 2010第五屆中國西部國際機床及模具技術設備展重慶國際會議展覽中心重慶市中環盛世商務會展有限公司 T:(23)6774 5022 F:(23)6775 3176 cmpi@163.com www.cwpe.cn 3月12日-14日第十七屆中國機床、工模具展覽會溫州國際會展中心中國機床總公司、溫州市人民政府/德納展覽有限公司 T:(577)8890 2222 F:(577)8890 1788 donnor2@donnor.com www.donnor.com 3月16日-18日慕尼克上海激光、光電展上海新國際博覽中心慕尼克展覽(上海)有限公司 T:(21)5058 0121 F:(21)5058 3337 lu.wangbin@mmishanghai.com www.laserchina.net 3月16日-18日第六屆中國(濟南)國際焊接、切割技術及五金工業展覽會濟南國際會展中心中國國際貿易促進委員會機械行業分會/濟南華展展覽有限公司 T:(531)8353 2222 F:(531)8353 2333 www.hanjie.hzex.com 3月17日-20日第十屆中國西部國際裝備製造業博覽會西安曲江國際會展中心西安三聯科技會展有限公司 T:(29)8233 3333 F:(29)8831 4333 www.cwieme.com 3月18日-21日 2010中國東北第十一屆國際機床、工模具技術展覽會瀋陽•遼寧工業展覽館瀋陽裝備製造業行業協會、北方工商業展覽有限公司 T:(24)2391 4926 F:(24)2392 2432 bfexpo@126.com www.bfexpo.com.cn 3月18日-21日 2010年印度國際模具及機床技術展覽會印度孟買國際展覽中心 TAGMA T:+91(22)2852 6876 F:+91(22)2850 3273 mumbai@tagmaindia.org www.tagmaindia.org 3月 23日-25日第八屆青島國際金屬加工工業展覽會青島國際會展中心中國金屬學會/青島金諾會展有限公司 T:(532)5555 2936 F:(532)5555 2960 qdjinnuo@126.com www.mwexpo.com 3月25日-28日 2010第十一屆長春國際機床工具及模具技術設備展覽會長春國際展覽中心長春市模具工業協會、長春市汽車工業協會、瀋陽裝備製造業協會 T:(431)8460 6503 F:(431)8460 6147 ccaxg@163.com 3月28日-31日第十一屆中國(深圳)國際機械製造工業展覽會深圳會展中心深圳市機械行業協會、深圳市協廣機械有限公司 T:(755)8345 8909 F:(755)8345 8708 info@simmexpo.com www.simmexpo.com 4月 12日-16日中國數控機床展覽會南京國際博覽中心中國機床工具工業協會 T:(10)6334 5262 F:(10)6334 5271 simtos2010@simtos.org www.ccmtshow.com 4月13日-18日 2010年韓國國際機床工具展覽會韓國國際會展中心韓國機床工業協會 T:+82(2)3453 2721F:+82(2)5645 639 simtos2010@simtos.org www.simtos.org 4月14日-17日 2010年日本國際模具暨金屬加工技術展覽會日本大阪展覽中心日本金屬工業會 T:(10)8178 8144 F:(10)8178 8141 info_zthd@yahoo.cn www.topfairs.cn 4月27日-29日第四屆中國（上海）國際風能展覽會暨研討會上海新國際博覽中心中國農機工業協會風能設備分會（風力機械分會）、世界風能協會 T:(21)5197 8783 F:(21)5197 8788 cwee@dr-expo.com.cn www.cwee.com.cn ＊該展覽會中將展出/免費派發《中國機械與金屬》。＊上述展覽/會議日期如有更改，以主辦單位的最新公布為准。

產品介紹 PRODUCT CORNER 森精機制作所推出高精度立式加工中心NV7000 森精機制作所推出NV系列新品—高精度立式加工中心NV7000，以滿足汽車、航空、模具和工業機械等領域的加工需求。現已開始接受訂購。圖: 森精機最新推出的高精度立式加工中心NV7000 NV7000高精度立式加工中心擁有1700mm×760mm工作台和760mmY軸移動量，並配备森精機於今年7月推出的最新高性能操作系統MAPPS IV。該機的機內導軌接觸面寬不但比原有設備大2.4倍，而且使機器具有更優秀的高剛性，從而使所有軸在使用滑動接觸面時能夠提供卓越的減振性。跟以往機床相比，NV7000令加工區域擴大了18%，安裝面積減少了15%。它可提供三種由高速到重切削的主軸選項，以滿足客戶不同的加工需求。山高又推刀具新品 10月29日於長沙，山高(SECO)刀具舉行新產品發布會，全新推出Double Octomill雙八面刃銑刀、TP3500車削新材質等級、X-Fix大直徑可換刀片式鉸刀和Jabro Solid銑刀系列產品。 Double Octomill雙八面刃銑刀是一款非常通用、經濟且高效的銑刀，適用於粗、精加工，可以幫助用戶有效縮短生產時間並節約成本。圖: X-Fix大直徑可換刀片式鉸刀而X-Fix大直徑可換刀片式鉸刀是一款重復定位、高精度、模塊化的可轉換刀片式鉸刀。X-Fix圓柱形刀片有8個切削刃，刀具可以和任何錐度刀柄連接。與同類型刀具相比,X-Fix的齒數更多，包括了3、5、7、9四種齒數，有效提高了加工效率。雷諾推出新型帶鋸條Q88 世界領先的帶鋸條和切削液制造商雷諾（LENOX）設計並推出了新型Q88雙金屬帶鋸條。圖: LENOX針對亞洲市場推出新型帶鋸條Q88 “這款獨特的帶鋸條是專為滿足亞洲各地客戶的鋸切需求而設計的，”LENOX帶鋸產品部高級產品經理Matthew Lacroix說，“該設計採用我們專有的‘Q’工藝和新齒型，在亞洲地區的機械車間和鋼鐵服務中心等嚴苛的工況條件下，能顯著提高帶鋸條壽命。” LENOX方面介紹，經過優化的Q88帶鋸條可鋸切碳鋼、合金鋼、工具鋼、模具鋼以及不鏽鋼。其先進的齒型使鋸齒可以輕松穿透切割表面，這是亞洲常見的切割條件。除了強勁的齒型之外，Q88鋸條還具有獨特的專利齒型，可減少噪音和震動，從而提供光滑平直切削。 Thomson全新推出專利直線滾珠軸承RoundWay 全球直線運動控制的領先企業Thomson全新推出專利的直線滾珠鏈條式軸承，適用於極度重載、高速及惡劣環境。該產品將為金屬加工、重型機械裝配、大型/重載測試台（飛機、發動機測試）、冶金生產、礦山設備等行業提供強有力的技術保障。圖: 全新RoundWay直線滾珠軸承 Thomson專利的直線滾珠鏈條式軸承與Thomson 60 Case軸配合使用，在負載、速度及環境適應性上均具有出色的表現：其最大負載可達310,800N，最高速度為31 m/s，最高運行溫度可達270℃，並且能夠適應極其惡劣的灰塵、砂粒甚至金屬碎末環境，同時維護、保養非常方便。目前，Thomson可提供從1/2英寸到4英寸的全尺寸系列RoundWay。 HAINBUCH新推出兩種終點止動裝置領先的夾具裝置制造商德國HAINBUCH近日推出了兩種換裝迅速的可變終點止動裝置系統vario part 和vario quick，能夠確保更顯著的靈活性，並且在很大程度上減少終點止動裝置設計的必要性。vario part 和vario quick主要針對使用SPANNTOP (下轉第85頁)

讀者反饋 READER FORUM 惠州市博賽數控機床有限公司總工程師沈毅：貴刊今年3月號的“專題”欄目所刊登的兩篇文章—《提升國產數控機床競爭力盡快縮短與國際水平的差距》和《化“危”為“機”﹕拓寬市場科學發展—金融風暴之下對中國滾動功能部件產業的冷靜思考》，教人深思。其中，《化“危”為“機”……》一文闡述全面，提出新的發展思路，給人較大的啟示。開發新的產品正是我們要發展的戰略思想，也是新的思路。東風模具衝壓技術有限公司黨委工作部經理、中模協汽車車身模具及裝備委員會常務秘書胡道鐘 “雜志比較出色，很對我個人的胃口，我每期都會閱讀這本雜志。本人對雜志的專題報道和訪談欄目比較感興趣，希望貴刊能在這方面繼續努力。” 今年5月號所刊登的文章，《經濟沉浮中世界機床市場格局之演變》一文，數據翔實，分析有據；而《回轉刀具切削法在生產線上的應用》一文圖文並茂，直觀實用。雜志的“市場信息”欄目所提供的短新聞，其中對國家重大政策和知名企業的動態報道，讓人能及時了解國家的政策方向，以及市場動向，實用性比較強。海寧紅獅寶盛科技有限公司設備部部長吳堅我比較關注鈑金加工方面的產品和技術信息。CMJ所提供的信息雖然不是我們在生產中碰到問題時，剛好貴刊本期所刊登的文章中就有一篇技術性文章是針對這個問題的，能夠幫我們解決困難。但是幫助肯定是有的，比如，貴刊介紹的一些先進的加工工藝，可以讓我更好的了解技術的發展，並作為以後可能發展的儲備。同時，雜志所提供的一些產品信息，對我們採購設備也有一定的參考價值。白鴿磨料磨具有限公司技術中心室主任陳德光貴刊今年9月號的“用戶行業探寶”欄目中的汽車專區和鐵路專區所刊登的文章，實用性比較強。此外，《磨床向復合化、精密化、高速化邁進》一文，對磨床產品介紹詳細，且與我們公司的產品有關聯，故較有啟發和幫助。山東德州德隆（集團）機床公司主管工程師王強貴刊在同類雜志中比較出色，今年9月號雜志策划的“用戶行業探寶”欄目，個人覺得比較有幫助。我平時對加工中心、高精度重型數控車床、刀具、切削液等方面的信息關注較多，而貴刊提供的信息很有實質內容。（上接第84頁）（司班托）或TOPlus（托普勒司）夾頭的用戶，可幫助用戶有效節省時間和金錢。圖: vario quick被設計用於快速和靈活的夾具，其核心是精密的梯形螺紋。新推出的兩種終點止動裝置具有更強的靈活性。使用標准的工件終點止動裝置，在工作准備階段可節省寶貴的時間，設置時間也明顯減少，可以保證用戶總有合適的終點止動裝置在手。在這點上，選擇vario part還是 vario quick則完全由用戶決定。據HAINBUCH 介紹，vario part 系統應用於精密和剛性強的夾具，其原理猶如量塊箱一樣，能夠使用精密接地板調整1mm內高度增量。由於該終點止動裝置和工件的接觸面的跳動公差在0.02mm之內，vario part很適合於產品終加工工序。vario quick設計用於快速、靈活的夾持，其精密的梯形螺紋允許夾緊長度的快速調整，半轉可使裝置軸向移動1mm。此外，HAINBUCH還為工件終點止動裝置或前終點止動裝置提供終點擋板的坯料。艾默生CT推出Unidrive SP0型驅動器近日，艾默生CT推出了一款小巧、智能化的交流驅動器Unidrive SP0。新的Unidrive SP0型驅動器的功率範圍為0.37KW-1.5KW，其創新的設計和優化的性能使這款驅動器非常適合高端的機械控制，並可有效改善機械性能。其小巧的機身可以減少控制櫃的尺寸，而且驅動器上的兩個插槽具有出色的靈活性，可最大化的滿足客戶的應用需求。新Unidrive SP0型驅動器的主要特點包括：內置EMC濾波器；2個選件插槽；安全Torque off輸入；24V備用電源；智能卡；可插拔鍵盤；通用編碼器輸入；編碼器輸出；高精度的模擬和數字I/O；用於編程的PC端口；48V低壓直流供電；易於安裝；可選內部制動電阻。 Unidrive SP系列驅動器能廣泛應用在金屬加工、制造、冶金、紡織、起重等對機械控制要求較高的環境中。 ■