IMTS2016回顾:工业机器人需求快速增长_1
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从美国芝加哥国际制造技术展览会(IMTS2016)透露IMTS2016的展品主要涉及金属切削机床,切削刀具和夹具系统,激光加工和增材制造,以及其它先进制造装备和零部件等。在技术展示上主要突出最新制造技术发展趋势方面的研究成果和探索方向;在展品方面则以美国及周边市场的实际制造需求为主,兼顾全球新兴制造需求。

产品更智能更高效

当今世界机床制造领域中,DMGMORI公司、MAZAK公司、OKUMA公司和MAKINO公司无疑在加工中心和复合加工机床产品种类上最丰富,其产品在车铣类先进切削加工技术领域也处于领先地位,具有相当的代表性。

上述主流公司在本届展览会期间展示的产品反映出一些共同的发展趋势,即使用智能化和产出高效化。从DMGMORI公司整个展品和近期技术研发成果看,复合技术和五轴加工技术已经很成熟,形成公司产品和技术图谱中一个完整的单元模块。在此模块化的发展思路下,几乎所有产品线都可以实现“高低简繁”的灵活机床配置。比如,该公司最新推出的MTG功能,即可在DMC80FDSduoBLOCK卧式五轴加工中心上一次装夹实现铣小削、车削和磨削加工,提高了加工精度和设备的集成度。

本届展览会上,MAZAK公司在数字化制造解决方案的最新研究成果方面又有进一步的展示,人们耳熟能详的工业物联网在本展区内就以“数据驱动技术”的方案得到展示。并且还根据用户的实际情况提供了不同水平的解决方案,从单机到工厂级的互联,这使得用户可以选择适合的方案来更好地使用机床设备。

MAZAK公司也在不同制造工艺复合方面有前瞻性的研究和实践。继Integrexi-400am之后,该公司新推出VC-500AM铣削与增材制造技术复合机床。该复合机床结合了五轴加工和激光熔覆技术,提高了加工零件的设计自由度,缩短制造周期,降低研发成本。

Okuma公司主要是面向美国市场需求准备的相关展品。在本届展览会上,该公司共展示十几台先进数控机床及最新的制造技术。其中,全球首发的机床有两台,分别是GENOSL3000-M带铣削功能的入门级数控卧车和V920EX回转直径为36″的数控立式车床。新产品的机床两台,分别是MU-4000V五轴立式加工中心和GA26W数控外圆磨床。另外,还有7台在性能上有所改进的机床产品。

以MU-4000V五轴立式加工中心为例,该加工中心是面向多品种小规格零件的制造需求。通过一个多功能夹具可以实现面铣削和车削的高精度加工,柔性夹持功能可以提供更宽的加工适用面和更小的占地面积。

Makino公司,在本届展会上以全新的加工中心展品和工程解决方案展示向参观者诠释如何构建自适应的自动化制造系统以及适应不同的用户需求,如汽车、模具、航空航天和通用设备制造等。由于北美市场对降低制造成本的竞争日益激烈,对机床自动化和高效加工能力的要求也日益高涨。

a51nx、a61lnx、a71nx卧式加工中心是本届展会上该公司展出的具有新技术应用的展品。a51nx和a61lnx卧式加工中心的新版本通过增加新的制造功能实现扩展设备加工能力,包括视觉刀具破损检测,惯性主动控制和几何智能技术等。

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重型机床表现低迷

受全球性的经济衰退影响,能源和交通运输业的需求下降明显,这也直接导致重型和超重型机床的市场形势表现低迷。本届展会上,相关展商和展品数量和质量已大不如以往展会,不少知名展商没有参展,参展的展商也大多没有实物展品呈现。

但从应用需求细分情况看,重型和超重型机床所代表的极限制造能力,特别是在航空航天、国防工业和能源装备等高端应用领域的极限制造能力依然是工业发达国家的“镇宅之宝”和工业重器。因为没有这些制造装备就造不出核心零件,就要受制于人,这也就体现出这些技术和产品的不可替代性。

由于本次展会上,重型机床展品不多,大多数展商是以图片展板、关键功能部件和典型加工零件作为展示宣传主要方式。其中,PAMA公司,展品上就没有实物机床,仅展示了中高速船用柴油机缸体零件。从该公司提供的资料上看,产品和技术应用领域主要为:用于能源行业的重型落地镗铣床,这一部分大约占到总产出的80%左右,主要代表机型是Speedram4000。用于通用制造领域的镗铣加工中心,可用于精密空系的加工领域,如注塑机机体加工,代表机型Speedmat。用于高效金属切削领域的MCR加工中心,该技术方案是将两台机床布置在工件工作台的两边,实现由两台机床组成一个制造单元,不仅提高效率,也大大提高了精度。

PIETROCARNAGHI公司的展位上引人注目的是其为罗尔斯罗伊斯公司提供的航空发动机压气机叶片机匣组件,该组件上采用的是Ti6A14V和碳纤维材料,机匣零件是采用该公司大型立式车削中心进行复核加工完成的。虽然没有机床实物展示,但来自高端用户领域的精密复杂零件很好的说明公司的技术能力、产品水平、展示效果也不比那些落了一座小山似的重型机床展品的差。

由此可以看出,重型机床产品的进一步提升如果不能和典型用户的高端需求相结合,就很难实现从提供机床向提供制造能力的蜕变,也就不可能实现从追求生产能力向追求技术提供能力的提升。

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融合与创新

展会的另一大特点是工业机器人与先进制造系统深度融合。随着“工业4.0”的到来,先进制造系统在自动化、柔性化和智能化等方面的特征不断凸现,少人化和无人化制造需求不断增加,以替代人工劳动而诞生的工业机器人自然在先进制造系统中的应用更加普遍和深入,形式也更加丰富。工业机器人在自动化制造领域替代普通操作者已经不是一个话题,而是一个毋庸置疑的事实。

在本届展会上,多用途工业机器人的主要展品是关节式机械手,由于其具有多自由度和适用面广泛的特点,通过安装不同的功能头可实现夹持、搬运、焊接、喷涂、制造等多种功能,因此多用途工业机器人是其他特定用途功能型机器人的核心载体,根据实际使用需要演化出多种规模的系列化产品。

搬运机器人在工业机器人的领域是应用最大、起步最早的,由于人力成本的不断上升和人口老龄化,未来搬运机器人的使用场合也将持续增加。特别是在与人协作方面的需求也在增加,本次展会上FANUC公司推出了新一代协作机器人CR-35iA,最大承重:35kg。还有KUKA公司的LBRiiwa创新型协作机器人敏感度高,确保高度安全性,学习速度快,因此更容易操作。在人机合作方面开辟全新应用领域,突破机器人以住无法跨越的界限。这些工业机器人将把人类从低端的体力劳动中解放出来,应对社会变化带来的新要求。高速搬运、分拣机器人也是展示和应用比较广的产品,如YASKAWA的高速搬运机器人,FANUC的M-1ia高速分拣机器人(0.3秒内完成25-200-25mm往返的搬送动作)。

焊接机器人是在汽车车身自动化焊接线上应用最多的工业机器人,也是在工业机器人应用领域中最具有代表性的产品。由于汽车车身焊接对系统效率、精度、焊接质量、开动率和环境兼容性要求都十分高,所以焊接机器人也是验证工业机器人制造商技术实力和产品水平的“试金石”。因此,国际主流工业机器人制造商都有焊接机器人产品和系统集成能力。

功能型工业机器人(系统)是近年来随着先进制造技术的发展,集成工业机器人、传感器、特种加工、模式识别等前沿技术成果形成的为高端制造领域提供服务的工业机器人单机或系统。由于工业机器人本身特有的灵活性、通用性和仿生学特征,通过嫁接新兴技术成果就可以很快构建验证平台或柔性化制造系统,所以功能型工业机器人(系统)在原型技术实验、小批量试制等领域的应用需求快速增长。

可以说,作为经济的基础,制造业不可荒废;作为制造业的核心,机床工具产业更需要加强。从本次展会上可以看出,展商和展品表现出的模块化技术可重构能力、新材料交叉应用、协同制造和协同创新、全面解决方案提供能力都体现了国际先进机床工具制造技术发展趋势已向着未知领域新需求方向发展。正是有了上述基础和能力,欧美发达国家才可以推动“工业4.0”革命和制造业回流。反思我们,如果经济领域公平与效率的深层次问题得不到彻底解决,包括机床工具制造业在内的实体经济企业发展将会步履维艰。

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