“智”造業的興起，機器換人引變革——從CIMT2015看柔性加工單元及生產線的發展
“智”造業的興起，機器換人引變革
——從CIMT2015看柔性加工單元及生產線的發展
桂林機床股份有限公司 梁世偉
第十四屆中國國際機床展（CIMT2015）于2015年4月20-25日在北京新國際展覽中心隆重舉行，吸引了國內外眾多機床工具廠商歡聚一堂，競相展示自己的優秀產品及技術成果，在會上熱誠服務觀眾積極尋求用戶，提供詳盡產品信息和制造解決方案，同時提高了企業知名度、為企業謀求生存與發展空間。企業間的相互促進與發展同時伴隨著激烈的市場競爭，譜寫著歷屆展會永恒不變的主旋律。
本屆展會主題“新常態·新發展”。主題明確，立意深遠。
新常態。當前中國機床工具行業受經濟大環境影響，出現了市場需求總量下降、需求結構升級的顯著變化。國內機床制造業的總體水平已經提高，關鍵技術和應用在世界范圍內已經流通和推廣，產品性能差別已經減小，新興機床企業不斷崛起和涌入，加劇了機床的全面競爭，企業必須貼合市場動向，主動出擊，尋求新的發展。這就是行業目前乃至將來的新常態。
新發展。以德國工業4.0、中國制造2025、美國再工業化為代表的產業創新正在加速，指導未來工業發展。高效、智能、便捷是工業4.0產品的重要特性；智能制造是中國制造2025規劃綱要的重要抓手。智能制造就是生產全周期從自動化升級成智能化，即擴展到“工廠+信息系統”替代人的控制、“生產線+傳感器”替代人的監督、“精密加工裝備+算法”替代人的技藝等，進而出現“智能工廠”、“無人工廠”。機器人將會是智能制造的切入點及變革基石，引發新一代工業革命。不斷加強機床產品的高效率、高穩定性、高精度、綠色制造，并與機器人、高速珩架等智能物流相融合是設備制造廠未來發展規劃的新路徑。
機器人與機床融合的高柔性系統成為本屆展會的一大看點。
一．柔性制造單元
柔性制造單元（FMC）實際上是數控加工中心的擴展，一般是由加工中心和工業機器人各一臺組成，并由后臺計算機統一做可編程控制,自動化程度高。次此展會，柔性制造單元可謂遍地開花，碩果累累，難分伯仲，在此只作部分點評。
1.走進臺灣永進YCM展臺，可以看到一套自動化加工單元。該單元由一臺高性能立式加工中心NCV-102A、一臺FANUC 6軸關節工業機器人和一個并聯機械手臂探針式檢測平臺組成。機器人位于立式加工中心正前方，檢測平臺和物料平臺擺在一側，四周圍起護欄，布局簡潔緊湊。但在這個不顯眼的小單元里，卻集成了高度智能化功能。機器人在演示中是絕對主角和明星，它所具備的視覺辨別系統大顯神通，它可以找出工件在坐標中的實際位置，計算得到和中心位置的偏差，通過攜帶偏差調整抓取動作實現精確抓取。整個生產過程全自動、快速、高效，而工人需要做的只是收獲既得的“勝利品”。
2.北京精雕科技集團有限公司，在這次展會上展出了適用于鋁合金產品的自動化加工單元，由兩臺JVDT600-A12S加工中心和一臺六軸機器人組成。JDVT600-A12S適用于電子、五金類產品的加工，在鉆、銑、攻絲、高光等方面具有獨特的優勢，自動化程度高，性能強大。采用德國KUKA高性能6軸機器人進行自動上、下料，高效、可靠。該單元可以實現產品多道工序高效率、高質量自動化加工。
3.青海一機數控機床有限責任公司，展出了FMS800機器人柔性制造系統，由兩臺帶交換工位的HMC80臥式加工中心、一臺FANUC R2000IB/250F機器人及物料傳輸系統等組成。機器人與機床結合，縮短機床非加工時間，滿足高生產節拍的要求，實現全自動化生產，有效提高加工效率。
4.齊重數控裝備股份有限公司展出的SVT70/100XG-NC 柔性制造單元，以兩臺數控立式車床為主，一臺大懸臂六關節機器人（德國KUKA）完成工件的輸送和搬運，適用于轎車鐵輪轂、鋁輪轂的自動化生產。
二．柔性自動生產線
柔性生產線是把多臺可以調整的機床(多為專用機床)聯結起來，配以自動運送裝置組成的生產線，是一種技術復雜、高度自動化的系統，它將微電子學、計算機和系統工程等技術有機地結合起來，理想和圓滿地解決了機械制造高自動化與高柔性化之間的矛盾。
1.大連機床集團有限責任公司，以“大智造、創精機”為目標和己任，華麗登場，陣容強大，此次展出了多臺套柔性生產線和自主品牌機器人產品，顯示出該公司對大力發展智能制造的決心和技術實力。首次展出的DZHX-002立式加工中心柔性生產線，由三臺INGERSOLL 650高性能立式加工中心與兩臺FANUC關節機器人等組成。機器人具有視覺功能，通過3D與2D視覺可對散堆零件的姿態進行辨識并正確抓取，自動裝卸和輸送工件。該生產線適用于小型板類、盤類零件的批量生產，可以大幅提高生產效率。同時出彩的還有DZHX-001臥式加工中心柔性生產線，是重慶長安汽車股份有限公司汽車發動機缸蓋生產線的一部分，主要由自主制造的高速、高精臥式加工中心HDL-50及并聯桁架機械手組成。能夠實現多品種缸蓋的混流輪番生產，完成汽車氣缸發動機蓋從毛坯到成品包括粗、精加工在內的全部加工工序，高精度、高效率、高柔性、智能化與自動控制完美結合。
2.東風汽車有限公司裝備公司，為我們展示了其自主設計研發的高端自動化裝備集成系統，該系統是由兩臺DZ30、DZ40高速臥式加工中心和一臺DL500高速立式加工中心及一臺ABB地軌機器人組成。其中DZ、DL系列產品是該廠2014年推出的新品，具有高速、高效、高精度、低耗能、結構緊湊、便于維護的特點。整個系統以零故障、零報警的高可靠性能，吸引了眾多廠商和觀眾。據了解，該公司機床業務主要是為動力總成、汽車零部件、一般工業品等行業提供專用機床及自動線、柔性加工設備及柔性加工線，產品已廣泛用于多家汽車制造企業。可見智能生產線在汽車等制造業具有廣闊市場前景。
3．北京第二機床廠有限公司的汽車曲軸加工柔性、敏捷、高效、精密自動化生產線榮獲2014年中國機械工業科學技術獎特等獎，主要由LBR-370 數控車床、B2-K1018雙砂輪架隨動式數控曲軸磨床、B2-6008曲軸砂帶拋光機、北京步奇自動化桁架機械手等組成。生產線功能特點有：（1）曲軸“多品種、大批量、高效率、低成本”的短流程工藝布局；（2）基于非圓磨削原理的雙砂輪架隨動式磨削技術和六軸同步插補聯動磨削技術；（3）曲軸品種的智能識別與敏捷換型；（4）連桿頸相位數字化自動測量識別技術；（5）數控隨動式磨削技術；（6）曲軸隨動同步切磨+縱磨技術；（7）機床幾何誤差及磨削圓度與尺寸誤差的智能補償；（8）智能化無編程專家系統及數據庫；（9）自動化物流、信息化管理。其綜合技術達到國家先進水平，其中隨動式曲軸磨床達到同類產品國際領先水平，實現了曲軸非圓磨削成套裝備技術研發和應用的重大突破。
4.山東威達的桁架機械手自動生產線：由WMC600立式加工中心、WMC320臥式加工中心、桁架機械手、自動化料倉搬運中心組成。能夠實現自動裝卸工件、自動交換刀具、刀具在線檢測、工件在線檢測的智能化生產線能夠實現箱體類零件的從毛坯到合格品的全自動無人化加工
三．未來工廠
“未來的工廠只有兩個員工：一個人和一只狗。人負責養狗，狗負責防止人碰到機器。”這是美國組織顧問Warren G.Bennis對未來工廠的調侃預測，卻一語驚人。
機器人數字化工廠是真正意義上將機器人、智能設備和信息技術三者在制造業的完美結合，涵蓋了制造的生產、質量、物流等環節，主要解決工廠、車間和生產線以及產品從設計到制造的轉化過程，是智能制造的典型代表。韓國現代威亞數控機床有限公司展出的現代化智能工廠前景模型，展現出強大實力和宏偉藍圖。
四．工業機器人的盛會，出彩中國“人”
工業機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器及人工智能等多學科先進技術于一體的現代制造業重要的自動化裝備。智能機器人是將精確計算、關節運動、視覺識別、力矩傳感等諸多功能集于一體并應用于工業領域的機器人。目前，用于機床的機器人主要以6軸關節機器人及十字坐標桁架機械手為主，機床與機器人正開展著前所未有的緊密而廣泛的融合，吸引了眾多機器人制造商踴躍參展。德國KUKA、瑞士ABB、日本FANUC、意大利COMAU等國外知名制造商強勢登場，同時在展會上各機床配套應用中占據了半壁江山，成為高端機床產品的標準。
近年來，中國機器人應用和需求迅猛發展，全國各地機器人公司如雨后春筍，蓬勃發展。國內自主品牌機器人，在展會上大顯身手，典型代表有：廣州數控、華中數控、大連機床、大連光洋、浙江瑞宏機器人有限公司、STON金石機器人、南京埃斯頓、寧夏巨能機器人等。其中寧夏巨能機器人自主研發、設計制造的中國第一條智能無線傳輸桁架機器人，讓人印象深刻，解決了生產線過長造成的拖鏈安全、噪音、速度及信號衰弱等問題，充分利用了互聯網技術，搶得市場先機。現階段國內在高端機器人核心技術中的精密減速機、驅動電機、控制器等更多依賴國外進口，欲打破落后格局，仍需努力。
工業機器人與機床制造業相輔相成，它們組成的智能化柔性加工單元和生產線，代表先進生產力，順應市場需求，是未來工廠的重要組成部分。工業化進程本身就是一個“機器代替人”的不可逆過程，工業機器人已經在制造業中承擔了“勞動者”也就是“生產力”的角色，而生產力是人類社會發展的最終決定力量。機器換人，智啟未來，讓我們一起展望明天！
