体验小巨人数字化制造技术

　　制造业发展先后经历了以福特公司T型车生产模式为代表的大批量生产模式，以通用汽车为代表的满足客户个性化需求的生产模式以及以日本、欧洲制造业为代表的品质、节能生产模式。21世纪，敏捷制造、精益生产成为制造技术发展的重要特征。企业只有结合生产环境，运用现代信息技术和网络技术建设数字化制造工厂，才能发挥最大的优势。在这一背景下，数字化制造模式成为制造业发展的大趋势。

智能网络化工厂创造高效益

　　随着新劳动法的实施以及劳动力成本的逐步提高，尽量减少工厂人员数量为越来越多的企业所关注，无人化运转的机械加工设备逐渐成为企业青睐的对象。

　　在宁夏小巨人机床有限公司，INT400GL龙门式机械手上下料可以实现盘类零件加工16小时无人化运转，V80双托盘交换的五面加工中心实现大件加工24小时无人化连续运转，物料小车上下料的五面加工中心FMS线实现大件加工720小时无人化运转，带视觉的智能型机器人上下料实现720小时无人化运转。正是这样的高效率无人化生产帮助小巨人公司实现了超过200万元人民币的人均年产率。

　　6月27日至30日，宁夏小巨人机床有限公司在银川工厂举办以“数字化制造工厂新体验”为主题的MTF2008数字化制造工厂体验活动，本刊记者有幸亲身体验这一被誉为“中国第一座智能型网络化机床制造工厂”的机床制造厂房，从中感受无人化、智能化、网络化工厂的魅力。

数字化制造的技术实现

　　实现数字化制造对机床有两个最基本的要求：利用网络技术，进行系统化集成；利用信息技术支持管理软件对机床信息进行采集的要求。智能网络化最重要的目的是把机床变成数字化制造的终端。

　　实现数控系统的网络化，仅仅有PC是不够的。PC和CNC之间一般通过标准的网络连接，只能进行简单的单向通信功能，满足最基本的加工要求。而将PC和CNC融合，在硬件上做成一体，不仅能够进行双向通信，还可以进行实时通信，借助PC的强大管理功能，实现管理软件对CNC的管理和信息的采集和统计。

　　数字化系统要具备智能化编程的功能。智能化编程不仅降低了程序准备的要求，缩短了准备的时间，而且还为管理软件提供了必要的工艺信息。只需输入材质、光洁度、刀具等信息，加工过程由数控系统自动决定。数字化制造对数控系统提出的功能要求还包括夹具/刀具数据库，作业历史记录管理，加工时间分析，机床负载监控和实体加工仿真等。

　　由多台加工中心组成的FMS系统，充分展示无人化加工技术的魅力

　　通过数字化制造，可以实现通畅实时的生产数据管理、高度共享的运营信息，使经营决策准确化、企业结构扁平化、制造周期短缩化，同时使得整个运营系统柔性大幅度提高、企业运行效率大幅度提高。

　　正如小巨人公司总经理孙文靖所谈到的：“网络化是数字化和智能化的基础。做一个网络化工厂易如反掌，而数字化是在网络化基础上，能够在机床和管理环节上进行资料交换，不仅要指示设备做什么，还要能反馈实际加工过程的情况。数字化还包括很多管理环节，如生产调度、生产计划、品质保证、产品技术资料等，要将平面图纸直接转变成加工程序。而智能化是建立在数字化基础上，整个制造过程由控制系统自动运行。对一套智能化系统而言，物流人员只需要把毛坯准备好，把加工好的对象送到物流仓库，中间的环节都由智能化制造系统自动完成。”

高度自动化的技术支持

1. CPC智能生产中心

　　网络化、数字化的生产制造与管理离不开高度自动化的精密设备与技术。

　　小巨人数字化、无人化加工工厂的整体运作基于其制造执行系统——CPC（Cyber Production Center）智能生产中心。这一系统的主要组成包括：CAMWARE数据管理系统、智能刀具管理系统、智能监控与智能日程管理等。

　　根据从CAMWARE传来的程序，可以准确得到每道工序的加工时间和加工设备信息。从而迅速地编制出生产计划，确定交货期。编制好的生产计划通过网络直接发送到每台机床，操作者可以在第一时间了解自己的工作内容和计划，以及计划的变动情况。

　　根据CAMWARE提供的刀具信息和Cyber Scheduler提供的任务信息，智能刀具管理系统可以自动计算完成加工任务所需的刀具清单，以及对当前刀具状况的处理建议。刀具准备功能可以实现对整个工厂的多台机床刀具使用状况进行统计和分析，并根据日程计划对每台机床每天、每周、甚至整个季度将要使用的刀具进行提前准备。

　　智能监控系统可以完成运转状态监控、运转实绩显示、运转历史显示、主轴负载记录显示等功能。

　　智能日程管理系统可以完成自动日程编辑、进度管理、加工指示、准备指示、闲置管理、程序传送、工序、设备管理、产量、销售额管理、完成报告管理等。

　　配合这一系统完成整个工厂自动化运作的是各种先进的机床加工设备与制造系统。

2. MAZATROL FUSION 640

　　实现加工高速化离不开高效可靠反应敏捷的数控系统，小巨人最新推出了64位数控系统MAZATROL FUSION 640。Mazatrol控制系统自开发以来已有19年了，自Mazatrol数控系统问世以来就处在不断进化中，Mazatrol FUSION 640就是在对经过不断改进的多种功能进一步精雕细琢的基础上，增加了网络功能，融合了PC/CNC技术，达到高度的智能化。

3. 整体钣金组装

　　在小巨人现代钣金工厂，能够实现长时间无人运转的自动钣金加工FMS线，通过信息化管理和先进生产手段相结合而创造出完美钣金外罩，可以在机床主体完成后实现整体装配。小巨人公司所推行的钣金SUB组装概念，只需简单的起落即结束，管理数量减少50%。

　　在钣金车间，有一套由两台激光切割机组成的FMS，只需把平面电子图纸下载给它，它自动形成分解程序，并从自带的立体仓库中自己取出钢板，从原材料运送到成品分检作业全部自动化完成。该套FMS系统配有7200个单独配制的小吸盘组成的工件分检装置，能够自动适应工件的形状，单个吸盘分别进行ON/OFF控制构成智能分检系统。

　　通过创造自己的装配组织方式，小巨人公司将产品从总装开始，到运转调试至下线入库的时间缩短到了5天。

4. 高效换刀系统

　　机械加工过程中，80%的故障是由于换刀造成的。为了减少换刀可能造成的故障，并缩短无效工作时间，小巨人公司特别开发出多种先进的换刀系统。

　　VTC系列立式加工中心刀具交换采用双伺服驱动机械手和链式刀库。机械手式换刀机构刀-刀换刀时间仅1.5s。刀库驱动和机械手驱动都采用伺服电机，通过采用双伺服驱动，大大简化传动系统的机械结构，有效的提高了换刀系统的可靠性。

　　车床系列换刀机构——MAZAK 3片式牙盘锁紧换刀的刀塔采用伺服电机分度、3片式牙盘定位锁紧，刀塔分度无起伏动作、速度快、寿命长、刚性好，此技术为MAZAK专利。单刀位分度用时0.1s，卡紧力达到7000kgf。

5. 大型零件复合加工

　　在小巨人加工车间，双交换工作台龙门式五面加工中心，一次装夹可以完成几乎所有工序的粗精加工。

　　为了得到在超大工件加工生产现场的高度生产率，推出了在垂直位置、水平位置、倾斜位置时可以任意定位主轴，进行多面加工的多面五轴加工门形加工中心“VERSATECH V-100N”。

　　采用可以短时间输出36KW（25%ED）的高功率内装电动机驱动的主轴，可以达到最大扭矩344Nm和主轴最高转速10,000rpm，实现在低速区对铸件，钢材的重切削加工，也可以在高速区对铝等有色金属的高速切削。

　　对应于大型工件的侧面加工具有足够的大Y轴行程；不光X、Y轴是使用伺服电动机直接连接滚珠丝杠转动的进给结构，在Z轴也去掉了以前使用的平衡坠，采用具有高度应对能力的线性导轨和滚珠丝杠，大幅度提高了正圆度。

柔性数字化制造将成为市场主流

　　在活动期间举办的媒体记者座谈会上，小巨人公司总经理孙文靖以汽车零部件加工为例分析制造业数字化技术与专机技术的发展未来：“目前，汽车零部件制造有各种不同手段，使用专机，数控线，数控与专机组合，不同数控机床组合等。长远来看，专机和组合机床可能会逐步退出。传统上认为部分难度大的产品使用专机效率更高，如今，数控机床速度已经不比专机慢，有很多甚至更快。过去不能加工、难加工的很多零件如今利用数控机床都已解决。而且，数控机床具有非常好的柔性，遇到大的产品改型时，专机线只能报废，而柔性加工系统只要规格够用，只需改变程序，就可以解决。相信在不远的将来，制造业将是数控系统的天下。”

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