- 机床再制造产业技术及工程实践
- 中国机电装备维修与改造技术协会组织
- 4213字
- 2020-04-14 17:53:50
1.4 机床再制造国内外发展现状
1.4.1 机床再制造国外发展现状
国外机床再制造业发展较早,目前已形成较大的产业规模。早在20世纪90年代,美国就系统地建立了3R体系[Reuse(再利用)、Remanufacture(再制造)、Recycle(再循环)];日本也建立了关于环境保护3R体系[Reduce(减量化)、Recycle(再循环)、Reuse(再利用)]。
欧洲通过了有利于再制造工程的相关法律和法规,且正在德国建设欧洲再制造技术中心。在再制造设计方面,主要结合具体产品,针对再制造过程中的重要设计要素(如拆巧性能、零件的材料种类、设计结构与紧固方式等)进行研究;在再制造加工方面,对于机械产品,主要通过换件修理法和尺寸修理法来恢复零部件的尺寸,经检测合格后进行再利用。
美国机床再制造的专业化以及机床零部件的合理化和标准化已成规模,而且分类极细。再制造公司负责对齿轮加工机床、金属切削机床提供技术支撑,并有完善的售后及质保。例如,美国罗切斯特理工学院的再制造工程研究的全国再制造和资源恢复中心(National Center for Remanufacturing and Resource Recovery,NC3R),以提高再制造的效率,降低成本为目的,为再制造企业提供先进的再制造技术和工具,并通过设计消减产品对环境产生的负面影响。
美国的Daniluk Corp.公司从1982年开始就从事精密机床改造,主要业务包括机床的改造、翻新、再制造,高压冷却系统、导轨修磨,新机床的设计与制造等服务,已经完成了多个机床再制造项目,使经过再制造后的机床能达到新机床标准,并且可提供一整套操作文件,其中包括一整套的电气图纸、梯形图、宏观程序表、机床参数表和机床操作说明等。
Maintenance Service Corp.公司,可对各种品牌的车床、铣床、钻床、加工中心等进行再制造,已完成2万台以上机床的再制造,并联合其他3家机床再制造公司,制定了机床再制造标准(NMTRRR标准)。
More Tool Company Inc.公司在生产工具磨床和高精度专用设备方面具有雄厚实力,可以将坐标磨床进行再制造,并开展了机床硬件、控制系统维修与更换、机床的拆解和重装等业务。
美国罗切斯特理工学院(Rochester Institute of Technology,RIT)成立了一个专门从事再制造工程研究的全国再制造和资源恢复中心(National Center for Remanufacturing and Resource Recovery,NC3R),其主要的工作是为产业界提供先进的再制造技术和工具,提高再制造效率,降低再制造成本,该中心在废旧产品失效特性分析、剩余寿命评估、再制造质量检测、面向再制造的可持续性设计、逆向物流等方面展开了大量的研究,并开发了相关支持工具和软件。
美国现已有300多家专门从事机床再制造的企业,例如,Machine Tool Service公司是最早对数控加工中心进行翻新以及再制造的公司之一;Machine Tool Builders,Inc.公司主要对齿轮加工机床进行再制造;Machine Tool Research,Inc.公司凭借其较强的工程设计能力对各种品牌的机床实施改造与再制造,而且可以使用最新的CNC控制技术来实现机床的数控化升级。其他机床再制造公司有DOC Machine Tool Services,Inc.,Machine Tool Rebuilding,Inc.等。其中,公司美国的这些机床再制造公司可针对多种品牌的机床进行再制造,可提供与新机床同等的售后服务以及质量保证。此外,美国许多机床生产企业也非常重视机床再制造工作,例如,美国辛辛那提机床公司(Cincinnati Machine Ltd.)等机床企业。
德国政府对机床改造及再制造非常重视,联邦政府和州政府专门拨款支持该领域的研究工作。例如,联邦教育与研究部(BMBF)从1994~1997年耗资500万马克资助了系列项目“面向技术工作的机床数控化改造(FAMO)——开发技术资源与人力资源的新思路”,目的是帮助企业与高校、研究机构等一起在这一方面进行大量的实践与研究,以期促进德国东部的经济快速发展。据统计,1998年德国再制造后的二手机床销售额达到约25亿马克,已成为世界上最大的二手机床市场。德国席士(Schless)公司成立了机床改造服务部,欧洲最大的机床制造企业——德国吉特迈集团股份公司(DMG)也将机床再制造作为其重点发展的业务之一。
日本将机床再制造业称为机床改装业。在日本,制造业对老旧机床设备打破传统的维修观念,以再制造使之实现现代化。据统计,日本从事机床再制造并具有一定规模的企业至少有20家,如大隈工程公司、冈三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工机公司和山本工程公司等。独具特点的是,日本的这类企业秉承“专精特新”的生产理念,基本上都针对大中型的车床、镗床和铣床进行数控化再制造,较少涉及小型数控机床再制造。企业人数也相对较少,一般只有几十名雇员。
此外,意大利、瑞士、西班牙、韩国等国家和中国台湾地区的机床再制造水平也不容小觑。如瑞士秉承一贯的精密型、高标准,在中小型精密机床的再制造领域独树一帜;西班牙、韩国等国家和中国台湾地区的企业主要在中档数控机床领域发展迅速。
国外企业在机床主轴产业的基础研究上处于领先地位,大量新技术、新材料、新工艺被研发用于适应主轴的不同应用场合和领域。同时,这些国外主轴企业也掌握了大部分涉及主轴应用领域的国际专利,制定了相关的国际标准,形成行业垄断。在设计开发、生产制造、市场开拓上,国外主轴企业立足于市场需求,在提高产品性能和可靠性方面投入大量财力,同时与相关的大学、科研机构、产业协作企业建立了紧密合作的机制,共同研发新产品、新技术;通过工艺的工程化研究确定产业化路径,通过获取的丰厚利润再进行科技投入。
1.4.2 机床再制造国内发展现状
在政策方面,自2009年以来,国家相关部门出台了相关法律法规和文件,如《循环经济促进法》《关于推进再制造产业发展的意见》和《关于深化再制造试点工作的通知》等,均明确指出机床为再制造产品之一。2010年由重庆大学、重庆机床(集团)有限责任公司、中国机电装备维修与改造技术协会等单位负责起草的国家标准《绿色制造金属切削机床再制造技术导则》已在2012年通过国家审批,且已实施。该标准规定了金属切削机床再制造的一般要求以及机械和电气部分的技术要求。武汉华中自控成立了《再制造重型机床再制造通用技术要求》标准撰写工作组及专家委员会,目前已报国家标准化部门审批,该标准规定了常见重型机床再制造通用技术要求。重庆机床(集团)有限责任公司制定了《滚齿机再制造》企业标准,并在当地标准化部门备案,该标准规定了滚齿机再制造设计、再制造、检验与验收的要求。其他机床再制造标准也陆续在起草、制定与审批中。
在基础研究方面,国内学术界做了大量工作,也取得了一定成果。徐滨士、刘世参等通过分析国外再制造工程的效益,总结出促进再制造产业发展的建议,指出再制造工程是循环经济模式下实现废旧机电产品资源化的有效手段。刘飞教授、曹华军教授等长期致力于机床再制造工程的研究,重点研究的领域包括绿色制造关键技术,机床再制造测试与评价支持系统,再制造节能提升等。曹敏曼、辛志杰在机床生命周期的基础上提出了废旧机床再制造的流程,提出了不同零部件再制造的手段,为废旧机床再制造提供了理论基础。李聪波等人基于物元模型实施方案表达方法,提出绿色制造实施方案设计流程,并以实例验证其可行性和有效性。穆瑞、张家泰在层次分析基础上,提出阶梯质量屋的灰色关联和模糊优化评选方法,解决了复杂、多层次、信息不完全的评价问题。
在产业化方面,机床制造企业由于品牌、技术、人才、物流等方面的优势,在机床再制造方面取得了较大成果。例如,重庆机床(集团)有限责任公司将机床再制造作为企业的重大战略之一,并逐步试点将量大面广的中小型普通车床、普通机械式滚齿机的小批量再制造打造为企业利润的新增长点,与重庆大学合作建成“重庆市工业装备再造工程产学研合作基地”,承担了一系列国家科技部的机床再制造关键技术与应用课题。又如“十一五”国家科技支撑计划“机床再制造关键技术与应用”“十二五”国家科技支撑计划重点课题“机床再制造成套技术及产业化”等课题,为我国机床再制造的深入开展提供了关键技术支撑。目前重庆机床厂主要开展滚齿机的再制造,已初具规模。近年来,已为陕西法士特集团公司、重庆秋田齿轮有限责任公司等企业完成了800多台废旧机床的再制造,新增工业总产值6000多万元,为企业节省新购同类机床费用近1.5亿元。
广州机床厂在成熟产品的工艺流程和检验标准的基础上,逐步形成再制造工艺流程规范与精度检验标准,已制定了《简式数控车床再制造检验规范》,正初步试行并在不断改进,进而起草企业标准。计划编制《简式数控车床再制造技术条件》和《简式数控车床再制造精度》两项企业标准。
湖南宇环同心数控机床有限公司主要对数控磨削机床展开再制造,并已完成多项机床再制造业务。沈阳机床集团率先开展机床以旧换新、机床回购业务,并对置换后机床开展绿色再制造。济南二机床也非常重视机床的再制造业务,旗下的机床维改公司规划出1000m2场地专门从事机床再制造活动,并承诺机床各部门都无条件为机床再制造提供资源,同时也会持续加大对再制造业务的物力、人力和资金的投入。大连机床集团有从事机床维修的机床维修服务部或子公司。国内还有许多第三方机床维修与再制造公司,例如武汉华中自控、北京圣蓝拓、北京凯奇、重庆恒特、重庆宏钢等单位开展了各类机床的改造与再制造业务,并取得了较好的经济效益。此外,广州数控和华中数控等数控系统提供商主要为我国制造业企业进行设备的数控化升级与再制造,取得了可观的经济及社会效益。
机床再制造作为一种基于退役机床资源循环利用的机床制造新模式,在我国具有广阔的发展前景,对于实现我国量大面广的废旧资源的循环再利用以及退役机床制造加工能力的跨越式提升具有重要意义。机床再制造的发展趋势主要体现在以下四个方面。
①专业化 一系列机床再制造关键技术将研制成功,并形成专门应用于机床再制造的成套技术和装备,形成一批专业从事机床再制造的企业,有利于保证再制造新机床的质量,推动机床再制造产业的发展。
②综合化 机床再制造将不仅仅局限于功能恢复和数控化改造,还将满足绿色制造及信息化要求,再制造机床的环境友好改进技术、信息化综合提升技术、节能性提升技术等将成为机床再制造的关键技术,以实现废旧机床资源的循环利用及装备能力的跨越式提升。
③规范化 国外机床再制造企业对各类零部件的再制造工艺流程和质量标准进行了规范,再制造机床完全满足新机床的检验标准。随着机床再制造相关协会或联盟的成立、相关标准的实施以及机床再制造企业质量保证体系的建立,必将推动机床再制造朝着规范化、标准化方向发展。
④产业化 我国是世界上最大的机床消费市场,也是世界上机床保有量最大的国家,未来5~10年可能陆续面临大修提升甚至功能性报废或技术性淘汰。随着机床再制造关键技术的成熟以及相关标准规范的建立,机床再制造产业化将是机床再制造业发展的必然趋势。