新鄉(xiāng)日升數控軸承裝備股份有限公司

董事長　王世保

2015年5月，國務院印發(fā)《中國制造2025》，部署全面推進實施制造強國戰(zhàn)略。以加快新一代信息技術與制造業(yè)深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，促進產業(yè)轉型升級，實現制造業(yè)由大變強的歷史跨越。

新鄉(xiāng)日升公司通過承擔工信部的智能制造新模式應用項目，實施數控軸承磨床智能制造新模式。公司以打通企業(yè)生產經營全部流程為著眼點，實現從產品設計到銷售，從裝備控制到企業(yè)資源管理所有環(huán)節(jié)的信息快速交換、傳遞、存儲、處理和無縫智能化集成，完成了數控軸承磨床智能制造工廠的建設。

智能制造新模式項目的實施為公司帶來了良好的社會效益和經濟效益，也使公司進一步確定了發(fā)展方向：“制造過程智能化，研發(fā)產品智能化”，推進信息化與工業(yè)化深度融合，推進綠色制造，提升公司研發(fā)、生產、管理和服務水平。

十三五期間公司凝心聚力，砥礪前行，夯實基礎，所做的具體工作有：

一、軸承裝備制造過程智能化

新鄉(xiāng)日升公司屬于離散型制造企業(yè)，智能制造新模式主要是通過通信網絡，實現企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)、產品全生命周期管理（PLM）、現場數據采集和分析系統(tǒng)物聯系統(tǒng)（DNC）、車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）高效協(xié)同與有效集成，使銷售、設計、生產計劃、裝備、質檢、倉儲、裝配、服務各環(huán)節(jié)的數據互聯互通，消除了原先企業(yè)信息化中的“孤島”現象，解決了公司信息交互不暢、重復勞動多、效率低下的局面。

新鄉(xiāng)日升公司實施智能制造新模式從軟硬件兩個方面進行。

硬件方面公司投入企業(yè)級路由器、防火墻、千兆光纖網絡、數字AP、WIFI基站、服務器、無線PDA、有線掃描槍、條碼打印機、自主搬運機器人、數控機床、觸控一體機等互聯網裝備實現廠區(qū)通信有線和無線網絡全覆蓋，構建網絡聯通基礎環(huán)境。兩個異地機房實現了數據一主、一備兩地存儲數據，在突發(fā)事件時可直接切換；采用硬件防火墻保證信息安全；架設的全方位監(jiān)控系統(tǒng)也可以對制造過程進行查看。公司對原有數控裝備進行改造并增加智能保護，制造桁架機器人，新增數控裝備組建軸類和箱體類零件智能加工單元，實現柔性加工，使制造過程安全可控。

軟件方面主要是采用PLM、DNC、U8+MES管理軟件，通過對設計資料、裝備管理、物料平衡、生產過程、品質管理等進行數據采集與管控，實現設計、生產、質檢、服務各環(huán)節(jié)的互聯和全生命周期中的信息與過程管理。PLM管理軟件對產品圖紙文件進行全生命周期管理，提高了產品研發(fā)速度和敏捷性；ERP+MES管理軟件縱向貫穿銷售、技術、生產、倉庫，橫向貫穿財務、人事、數據庫，可以對任一銷售訂單物料及質量進行追溯，生產進展進行跟蹤，為客戶提供更好的服務。

公司新模式業(yè)務流程：①銷售訂單錄入ERP銷售模塊后，正常訂單由生產模塊依據銷售訂單生成生產訂單；特殊訂單由設計、工藝人員應用三維軟件進行仿真設計，提前下發(fā)生產進行長序件毛坯的準備，然后逐步完成所有設計；②設計圖紙完成后由PLM軟件自動生成物料清單EBOM，并按設定的規(guī)則自動生成符合ERP軟件要求的物料編碼和MBOM，對接到ERP系統(tǒng)；③采購外協(xié)按照技術提供的MBOM分配加工路線和業(yè)務人員，按照銷售訂單交貨時間設定物品到貨日期并進行LRP需求運算，自動生成生產、采購、委外訂單下發(fā)任務需求，在系統(tǒng)內可執(zhí)行訂單統(tǒng)計運算檢查任務執(zhí)行情況；④機加工按DNC軟件統(tǒng)計的機床狀況對接收的任務進行人機的合理分配和程序的指定下派，加工完成后報檢；⑤質量應用MES系統(tǒng)對報檢的物品進行檢驗，合格后生成二維碼標簽打印粘貼，掃碼入庫；⑥裝配生產任務下達后，倉儲分解物料到各倉庫，齊套后領用，較小物料由視覺搬運機器人配送到需求班組；⑦關鍵部位裝配參考二維碼標簽上的數據進行選配安裝，按工步進行報檢，質量部門檢驗確認后數據錄入系統(tǒng)，工步完成，裝配進度占比由看板展示；⑧整機校驗后入庫，銷售按單發(fā)貨結束。

二、軸承裝備的可靠性提升

我國目前雖然是軸承生產大國，但仍然不是制造強國。雖然軸承工藝裝備近年來取得的長足的進步，精度和性能已經達到或接近先進水平，但精度保持性和性能穩(wěn)定性與先進水平有較大差距，軸承工?裝備需要在穩(wěn)定質量的前提下去追求更高的效率以及制造系統(tǒng)的自動化和智能化。公司提升設計理念，在零部件的結構、可靠性、機床剛性穩(wěn)定性上進行了大量的優(yōu)化設計，提高機器無故障運行時間。

軸承套圈生產線裝備基礎部件改進：①通過對機床剛度、床身動態(tài)性能及模態(tài)分析，對機床主軸剛度和動態(tài)性能及精度分析設計合理的機床結構布局，保證機床剛性相對Z高；②砂輪軸增加動平衡裝置，實現在線動平衡，提高機床加工精度；③同步工件軸、同步砂輪軸的應用，使結構簡化，機床振動減少，提高表面加工精度；④采用機外預調裝置，實現快速更換工裝，消除支承痕跡，降低更換型號人為調整偏心造成的偏差；⑤CBN砂輪、SG砂輪的鋒利性及耐磨性，可減少修整次數，長時間無需換磨具，保證加工精度及尺寸的穩(wěn)定性；⑥采用同步軸驅動的滾輪碟片圓弧修整器進行CBN砂輪修整，可修出滿意的砂輪表面質量，保證粗糙度加工需求⑦無心夾具采用PCD支承和硬質合金磁極，耐磨性好，長時間無需調整；⑧不銹鋼整體護罩及局部小護罩使工作空間完全受到屏封保護，避免磨液噴濺造成元器件損壞及護罩被腐蝕漏液。

軸承滾動體裝備研球機改進：①主軸傳動采用錐齒輪減速電機使輸出扭矩增大，可靠性更高；②立式主傳動減速電機輸出軸由向下改為朝上，避免減速機漏油造成皮帶打滑；③立式主軸端面軸承規(guī)格加大，采用隔油套型式的機械密封，解決主軸漏油風險，臥式主軸端面軸承采用調心球面滾子軸承，高精度主軸結構使轉動盤的徑向跳動、端面跳動提高到10μm以內甚至可達5μm；④立式床身采用新的加工工藝實現料盤升降長軸、短軸的孔的一次性定位加工，橫梁兩個立柱孔+料盤3支桿孔的一次性定位加工，使得加工質量得到充分保證，裝配更加方便；⑤采用伺服液壓站或伺服電機驅動絲桿穿過空心主軸實現中心加壓、等距彈簧壓縮結構、蝶形彈簧保壓的加壓進給機構，可以保持壓力恒定，且可以微量進給、隨時停止，更適合于研磨加工時的對刀調整；⑥定壓螺母電動控制旋緊和放松動作，實現分階段壓力的自動轉換，匹配主軸轉速自動轉換，自動卸球裝置，使單機自動化、智能化控制成為可能。

機械基礎結構的升級換代是實現智能化的基礎，其可靠性是實現產品可靠性提升的基礎。公司實施智能制造新模式，為設計過程、制造過程、裝配過程、配套件和外購件的采購以及早期故障消除等過程的可靠性提供保證措施，全面的質量管理使機床的可靠性得到了極大提升。

三、軸承裝備的智能化實施

機床作為制造業(yè)的工業(yè)母機，其智能化程度對智能制造的實施具有重要影響，新一代智能機床必將為制造業(yè)帶來新的變革，從而在新一輪工業(yè)革命中成為引領未來制造的重要因素，為此我公司盡力提高新研發(fā)產品的自動化和智能化程度，為軸承行業(yè)實施智能制造提供基礎智能裝備。

數控軸承套圈磨超復式生產線配置在線檢測裝置，消空程磨削控制，可有效提高加工效率。公司新一代的生產線大量應用檢測技術，除常規(guī)的流量、壓力、位置檢測保護外，另有智能傳感技術應用。如下圖依次為：①主動量儀--在線檢測套圈毛坯尺寸，根據檢測結果，自動識別加工余量，根據余量大小，選擇正常磨削或返修磨削；②消空程、防碰撞裝置--通過超聲波或功率檢測，工件即將接觸砂輪時，進給系統(tǒng)立即轉換進給速度，快速撞擊時，進給立即停止；③自動調整錐度裝置--檢測機檢測工件錐度，通過插補修整砂輪方式或通過伺服電機驅動+角度光柵自動調整錐度；自動調整溝位--采用雙伺服或三伺服電機驅動溝位調整傳動機構，根據檢測結果，自動調整溝位；④主軸溫升檢測--工件軸及砂輪軸增加溫度傳感器，在線檢測主軸溫度，溫升超過允許值，報警提示；⑤機外檢測機--通過檢測機檢測尺寸，結果反饋到機床，自動調整加工參數，調整尺寸。

同時加大控制系統(tǒng)功能的使用力度，可以對加工工藝參數進行存儲，更換型號時直接調用；數據修改時自動記錄并支持查詢；對系統(tǒng)輸入輸出點進行監(jiān)控，圖片提示故障點并記錄，三色警燈直接顯示運行狀態(tài)等等。對設備預留上位信號采集口，通過網絡接入SCADA軟件，可電腦操控，也可手機APP操控，隨時可對裝備進行遠程追蹤，掌握裝備的運行狀態(tài)、生產數據、工藝參數、系統(tǒng)參數及維修保養(yǎng)信息，并可對裝備進行故障遠程診斷及程序修改，對提取的數據進行分析利用，為客戶提供更好的服務。同樣的技術也應用在數控軸承滾動體裝備上。

十三五期間，公司除了常規(guī)軸承裝備外，還大力研發(fā)了一些特殊功能機床。如：①雙面研磨機2M8480G，采用新的機床架構和新的磨研復合加工工藝技術，實現多種形狀、多種材質的雙面零件的粗磨、精研復合工序加工；②立式車磨復合加工中?VLG20，一次裝夾可完成對外圓、端面、內孔及內孔直線溝道的高效、高精度連續(xù)車削、磨削，可用于汽車輪轂零件加工；③高精度立車應用硬車技術對高硬材質環(huán)狀零件的內外表面及端面進行高精度、高效率車削加工，主要用于飛機發(fā)動機的零件加工；數控立式磨床可以對回轉直徑為600mm的軸承套圈進行加工，尺寸精度達到IT5；④組合機床采用多主軸、多刀架將多工序加以集成，進行多面、多工位同時加工，使機床功能和效率得到大幅提高。如FKTZ10轉臺式軸承座加工組合機對軸承座一次裝夾后進行底面銑削、鏜底孔、油杯孔鉆孔和攻絲、車油槽、粗鏜和精鏜球面孔的并行加工。MS2103組合機用于小型閥座零件加工，10工位5工序雙工件同時加工，生產節(jié)拍提升至秒級。組合機床使某些行業(yè)或某些產品的加工方式發(fā)生的革命性的變化。⑤數控中心孔磨床2MK9408利用四軸聯動數控技術實現中心孔磨削的特殊曲線軌跡運動，可對主軸進行精密加工。

十四五國家發(fā)布的主要工業(yè)經濟發(fā)展目標是創(chuàng)新能力顯著提升，產業(yè)基礎高級化、產業(yè)鏈現代化水平明顯提高。當前的中國面臨著新一輪產業(yè)結構升級轉型，并且迫在眉睫。從長期經濟發(fā)展來看，國內正在從“量”的粗獷式發(fā)展邁向“質”的高質量發(fā)展：廉價人口紅利轉向高質量的工程師紅利；多方面成本提升+美國關稅，勞動密集型產業(yè)加速從中國轉出；國民環(huán)保意識、健康意識增強；短期來看，中美之間的博弈加劇，疫情的全球性沖擊正在進一步提升國內產業(yè)升級轉型的緊迫性。5G物聯網時代同時正在開啟全球新一輪技術創(chuàng)新。產業(yè)升級需求+科技創(chuàng)新周期驅動+行業(yè)需求旺盛，要求我公司必須研制新一代的智能精密高速軸承磨床并使之盡快產業(yè)化，滿足行業(yè)提高機床精度和精度保持性、性能和性能穩(wěn)定性、使用壽命和可靠性、加工效率、自動化智能化程度達到先進水平的發(fā)展需求，適應時代的要求。為此，公司十四五初步規(guī)劃如下：

軸承套圈磨超加工裝備主要工作：①研發(fā)推廣應用直線電機、靜壓導軌、大理石床身的磨床，使拖板直線度達到0.5µm/30mm，且導軌無磨損免維護，機床變形減少；②研發(fā)推廣應用高精度、高剛度、大功率的電主軸，采用CBN砂輪進行內圓磨60m/s以上、外圓磨80m/s以上的高速磨削，減少換砂輪頻率，提高加工精度及效率；③研發(fā)推廣采用自適應磨削技術、在線精度檢測、在線反饋技術，實現磨超裝備精密、高效率磨削，實現CPk≥1.67；④研發(fā)采用復合技術的立式數控軸承套圈超精機，實現對中型、大型、特大型球軸承、滾子軸承、復合軸承的超精研磨；⑤研發(fā)推廣磨超自動線采用程序通用、界面標準的協(xié)同系統(tǒng)，統(tǒng)一事件序列和報警處理技術，進行自動線裝備一體化管理；⑥研發(fā)雙立柱龍門式結構的雙面研磨機，實現大規(guī)格零件的雙面研磨加工。

軸承球體加工裝備主要工作：①研發(fā)推廣加工特種規(guī)格、特種材質的球體專用高精度光、磨、研裝備，實現（ø0.8～ø100mm）范圍內的球體光、磨、研的大循環(huán)加工，實現陶瓷球、大型風電回轉支承鋼球及新能源車、通信、醫(yī)療器械、家用電器等行業(yè)靜音馬達所需的G3級高精度微小球體的批量穩(wěn)定加工；②研發(fā)推廣伺服電機驅動絲桿機械加壓以及伺服液壓站或電液比例閥液壓站控制加壓的裝備，采用智能傳感器，在線尺寸測量、自動卸球等裝置，實現生產過程的全數字化控制及遠程操控、提高機床的智能化程度；③軸承滾子加工裝備主要是研發(fā)數控滾子車床，采用中心孔定位方式，以車代磨高精度柔性加工軸承滾子，實現全自動、多品種滾子的批量加工。

公司規(guī)劃所設計的新產品的制造系統(tǒng)注重由能量驅動型轉變?yōu)樾畔Ⅱ寗有?，積極利用現代傳感技術、網絡技術、自動化技術、擬人化智能技術等先進技術，實現設備智能感知、人機交互、自主決策和精準執(zhí)行，推進數控磨床智能升級走向智造時代。我們將為客戶提供整體系統(tǒng)解決方案，可對設備進行實時的生產物料、設備利用率以及產品質量的監(jiān)控與數據統(tǒng)計、分析等，提高設備的產能管理能力。

當今市場機遇與挑戰(zhàn)并存，我們將集眾智，盡全力，不忘初心，砥礪前行，與軸承行業(yè)共創(chuàng)輝煌明天！

（內容來源：《2020上海軸承峰會論文集》）