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中国线切割机床转型发展的机遇与挑战

发布时间:2014-10-29  点击次数:2872 次

 

李克君
全国特种加工学术会议文章

 

 

        摘要:分析了中国经济在进入到下行通道后对线切割机床市场的机遇,指出今后线切割机床转型发展的方向和路径,同时也剖析了我国线切割机床发展所面临的严峻挑战。
        关键词:中国线切割机床的转型:发展机遇与挑战


        2014年是中国共产党十八大之后的深化改革元年,面对经济增速换挡期、结构调整阵痛期、前期刺激消化期的三期叠加,唯有深化改革方能再次释放活力,中国实体经济特别是中小企业要在承受壮士断腕、刮骨疗毒的阵痛同时,还不得不紧跟深化改革的步伐,在7%~7.5%的GDP中寻找属于自己的有限机遇;而线切割机床制造企业不仅以中小微企业居多,且市场独特、空间小,如何转型发展,就更要认清形势、找准方向,稍有不慎就会落得人财两空、关门走人。


        一、我国线切割机床产业今后五年的发展机遇


        机遇之一:2014年的GDP乐观预计不会超过7.5%,而2015年GDP的理性共识是7.0%,这是我国经济运行的基础,所有的市场机遇都源自于这7个点,我们必须以积极的心态去认识并接受这7个点,只有把心态调整好了才能看到市场、看到机遇,只要GDP有增长就一定会有机遇,在全球经济提升不振的大背景下,7%的GDP已非常宝贵。


        机遇之二:中国制造业大国的地位在不断被人力资源更低的国家侵蚀,但是对于机械制造业特别是精密机械制造,由于技术及管理的复杂性和特殊性,中国的制造大国地位不仅没有削弱,反而还在加强,总量下降不是地位的削弱,而是国际经济复苏乏力;所以制造大国的地位为我们线切割机床的需求提供了宝贵的当然也是有限的市场机遇。


        机遇之三:2014年以后我国将进入高加工化的工业阶段;
        2000~2006年是轻工业化阶段,特征是劳动密集型;
        2007~2013年是重工业化阶段,特征是资本密集型;
        2014~2018年是高加工化工业阶段,特征是技术密集型;
        当然,高加工化必然对机床制造业有更高的性能要求,满足了需求就是市场机遇;


        机遇之四:国外同类产品的死穴
        精确稳定的低粗糙度的1000mm以上的超大行程线切割加工、60°大锥度的低粗糙度多次切割加工、150~200mm高厚度低粗糙度的多次切割加工,如果用国外的慢走丝机床其应用成本是相当昂贵的,这自然为中走丝中线切割机床提供了市场空间,中走丝机床只要真正性能过硬,完全能够以巨大的成本优势向慢走丝机床发起挑战,赢得机遇。


        机遇之五:工业4.0时代
        工业4.0就是传统制造业与现代信息化技术的高度融合,就是智能化制造技术,这是制造业发展的大势所趋,中走丝机床实现智能化就可以最简单的操作实现对复杂产品的高精度加工,在目前人口红利锐减,人员流动频繁的大环境下,有着非常直接的现实意义。
        可以看出,这些机遇的前提是必须要提升自身的产品竞争力,对我国特有的往复走丝线切割机床来讲就是必须创新转型,才能抓住这些宝贵的机遇。


        二、“德、才、秀”——往复走丝线切割机床的转型与走向


        以上分析,已经勾勒出了线切割机床“德、才、秀”的转型方向和发展路径。线切割机床的“德”就是高质量高品质高可靠,久用不坏;“才”就是全面的高智能化控制、只须傻瓜式的操作就能实现高精度、高一致性的产品加工;“才”就是下大力气练内功,以低成本挑战国外慢走丝机床的死穴,再以成本优势争抢先机;“秀”就是远看造型、近看工艺,造型美观、工艺精细,漂亮、环保、清洁。一改国产线切割机床的“村姑”形象。
        “德、才、秀”不仅是转型的方向也是转型路径,顺序不能颠倒,就像一个人,无论相貌、能耐,人品第一,在这方面一些有定力的规范企业值得称赞,在一片中走丝直逼慢走丝的嘈杂声中,脚踏实地的研发试验,甚至在中走丝的称谓上都谨慎行事,充分体现了对行业的责任感;但是也有一些企业在线切割机床的研发过程中不在产品的性能上下真功夫,只注重机床的外观研发,甚至是号称拥有多项先进技术,但是在真正用户关心的技术指标、精度指标上却闪烁其词、讳莫如深,用户在使用后大呼上当。
        多次切割技术是中国特色的往复走丝线切割技术的发展方向,但是目前的综合技术水平与市场的真实需求相差甚远,7%的GDP所带来的市场份额对线切割机床性价比的要求会更为苛刻,十四亿的人口大国竟然人口红利匮乏,百思不得其解,但必须面对现实;往复走丝线切割机床只有做到高精度、高可靠、高智能才能为那些小祖宗——年轻的线切割操作工所接受;操作复杂了员工不干,精度低了老板不干,面对这样的市场,线切割机床的制造商不能有半点抱怨,必须以博大的胸怀,时刻用以人为本的科学发展观鞭策自己,为他们提供高智能、高精度、高一致性、高可靠的线切割机床产品,才能在线切割机床领域拥得一席之地。而所有这一切最终都落到了脚踏实地的自主创新上,始终以高指标、高智能为目标、为抓手,坚持持续创新、集成创新、精耕细作,一步一个脚印走下去,才能厚积薄发真正实现往复走丝线切割机床的华丽转型。


        三、线切割机床创新转型面临的挑战


        挑战之一:宏观形势的挑战
        如果说2014年GDP勉强维持在7.5%,我们已经感到了由此带来的阵阵寒意,那么2015年7.0%的GDP很有可能把我们冻得手脚麻木,如果一味地抱团取暖,不打起精神来活动筋骨,就有可能被冻僵,而如果强打精神的拳打脚踢,又会落得气血两亏;不动有等死之感,动又有找死之嫌,真可谓傻小子睡凉炕全凭火力壮,说到底就是我们要有敢拼家底搞创新转型的勇气,才能经受得住市场需求进一步萎缩的挑战。


        挑战之二:核心技术体系化的自主创新的挑战
        单一技术的创新并不难,难的是多学科多领域的集成创新,更难的则是多学科多领域技术系统的体系化集成;中走丝线切割机床要想向高精度高智能高档次的方向转型就绕不过这个坎,当线切割机床跨入高端领域后各个技术系统相互渗透,很难孤立的进行研发,国外的慢走丝机床发展历程也充分证实了这一点;这完全不同于加工中心,各个技术系统相对独立,为社会化的研发组合提供了便利条件,多学科多领域技术系统创新研发以及这些系统体系化的集成给中走丝线切割机床的转型创新带来了前所未有的挑战。
        “产学研”虽说也是线切割机床产品的一种创新研发模式,但是在对技术创新的科研成果和商品化上“产”方与“学”方有着不同的诉求,往往是有成果无产品,所以“产学研”的动力机制还有待进一步探索。


        挑战之三:要能承受因企业人员流动带来的风险挑战
        我国电加工机床的生产企业走到今天仍然在继续着合久必分的格局,还远没有进化到分久必合的时代,往复走丝线切割机床的转型绝非一招一式能解决,也绝非某位高人就能大包大揽,中走丝线切割机床的转型必须建立在强有力的研发团队的基础上,但是在新劳动法的引导下企业与员工很难建立起紧密的劳资关系,企业怕员工过河拆桥,员工怕企业念完经打和尚,加之整个社会的公信力不足,仅以待遇为纽带,员工特别是有一定能力的员工很难与企业建立起深度信任的牢固关系,更何况电加工机床的制造企业往往又都是中小微企业,自身凝聚力有限。如何以深厚的企业文化凝聚一支有实战力的创新研发团队,将是比线切割机床转型更为严峻的挑战。


        四、全智能中走丝线切割机床转型创新成果汇报


        1、电极丝全智能动态控制系统——第五代的标志性技术
        电极丝全智能动态控制系统是具有原创性的创新研发,是一次集机械电气硬件软件传感系统等的创新集成,第四代全智能中走丝机床虽然对电极丝的张力、直径、丝速等也实现了智能化控制,但是操作是相对独立的,操作较为繁琐,那么电极丝全智能动态控制系统则是将上丝、紧丝、穿丝方向、张力控制、直径控制、丝速控制等进行系统集成,完全通过对话的方式,使操作人员非常轻松地一次性完成对电极丝控制的所有设定,然后是一键搞定,在智能化的操作上与第四代相比有着质的飞越,所以我们把这项技术的配备定义为第五代,此项技术将于2015年正式推向市场;其实无论电极丝的智能化控制是第几代都是解决问题的过程和手段,市场真正关心的还是机床能够达到的标志性技术指标:
        1)、表面粗糙度:Ra≤1.0um/30000mm²。
        2)、一致性尺寸误差:≤0.005mm/30件。
        3)、纵向尺寸误差:≤0.005/100 mm。


        2、编控一体中走丝专用数控系统——SYCUT
        2.1、完全自主知识产权
        2.2、XP操作平台
        2.3、继承HF系统功能,
        2.4、矩阵式螺补功能,XYUV轴全交流伺服控制
        编控一体化数控系统是全智能中走丝机床的重要组成部分,是提升中走丝品质和档次的基础平台,是能够实现中走丝持续创新的基础保证,不能受制于人,必须掌握在自己手里,所以SYCUT的自主研发是战略性的,历时五年现已完全商品化,已于今年小批量投放市场,2015年将全面推向市场。


        3、60°大锥度全智能中走丝系列。既是一次多领域技术系统的原创性创新集成,也是一次行业性的重大技术突破
        3.1、关键精度指标:国内领先
        1)、60°表面粗糙度:Ra≤1.2um/30000mm²。
        2)、60°、28mm八方横向尺寸误差:≤0.03/28mm。
        3)、30°斜方200mm纵向尺寸误差:≤0.018/200 mm。(主要针对大型塑胶模具的斜顶孔)
        3.2、技术突破:
        1)、五轴联动新理念:张力控制F轴与大锥度头的U轴联动,UV轴本身与XY轴联动,形成大锥度中走丝机床特有的5轴联动(有别与传统数控的五轴联动)
        2)、配备电极丝全智能动态控制系统
        3)、配备自主研发的SYCUT中走丝专用编控一体数控系统
        4)、实现五轴全交流伺服驱动控制;5轴全部采用进口直线导轨滚珠丝杠
        5)、自主创新研发立式大锥度头部件,已获国家专利。
十字滑板式的大锥度头其实运动精度是较差的,由于长期以来大锥度切割的表面质量很粗糙,无法用于较精密的机械加工,所以市场上也就并不关心大锥度切割时的精度问题,当大锥度线切割加工的表面粗糙度达到Ra1.0~1.6时,市场对机床精度的需求必然回归,只有这时大锥度头的结构问题才暴露出来,优化大锥度机械结构才有意义。
        3.3、市场定位及应用:
        精密塑胶模具加工,特别是塑胶模具有较高厚度的斜顶孔的加工。


        4、超大行程全智能中走丝系列
        4.1、关键精度指标:国内领先
        1)、表面粗糙度:Ra≤1.0um/30000mm²。
        3)、一致性尺寸误差:≤0.005mm/30件。
        4)、纵向尺寸误差:≤0.015/200 mm。
        5)、机床定位精度:按慢走丝国家标准验收
        4.2、主要结构性能:
        1)、1600×1200行程超大型C形结构立柱,国内首创
        2)、采用航空级铸铝合金材料,刚性高质量轻
        3)、丝杠预拉伸结构,保证超大行程的定位精度
        4)、配备电极丝全智能动态控制系统
        5)、工作台为进口AC伺服控制
        4.3、市场定位及应用:可广泛用于大型精密零件的批量加工,汽车类等大型精密模具的生产加工。
        大锥度和超大行程的高精度低粗糙度线切割加工是我国线切割机床行业的空白,虽然有着广泛的市场前景,但是由于加工对象往往是价值不菲的大型复杂模具和产品,所以市场的风险也是非常大的;线切割机床的精密加工往往又是最后一道工序,一刀定乾坤,没有回旋余地,因此大锥度和超大行程线切割机床不仅要实现高精度低粗糙度切割,还必须要做到精度的稳定性、连续性和一致性,否则就很难适应大型车类模具加工的复杂要求。
        往复走丝线切割机床是血统纯正的国粹之品,也是民族的骄傲,可是由于常年没有质的创新突破,加之恶性竞争,虽然在我国的制造业中做出重大贡献,但在数控机床家族中却被边缘化;同样,中走丝线切割机床如果再没有实质性的突破则也会象快走丝那样,很难逃脱被数控机床大家族淡出江湖、沦为草寇的命运。
        “位卑不敢忘忧国”,目前我国线切割机床的技术转型无论方向还是路线,归根到底是自主创新,没有捷径可走。“革命尚未成功,同志仍需努力”。还望各位业界同仁以振兴民族工业为己任,继承老一辈中国线切割人的志愿,在往复走丝电火花线切割的核心技术上实现新的突破。


2014-10-15


作者简介:李克君,1961年6月出生,总经理、工程师,主要从事往复走丝线电火花切割机床的多次切割及智能化。
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