在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，不少人認(rèn)為通過合資和兼并外國企業(yè)帶來的技術(shù)溢出可以有效地提升我國的技術(shù)創(chuàng)新能力。事實(shí)證明，這條路并非康莊大道，借此獲得關(guān)鍵的核心技術(shù)幾乎不可能，除了企業(yè)之間的利益沖突和文化差異外，發(fā)達(dá)國家基于國家和產(chǎn)業(yè)安全的考慮，制定了許多限制技術(shù)輸出的法律法規(guī)，出面加以干涉。我們應(yīng)該清楚地認(rèn)識到，真正的核心技術(shù)是引進(jìn)不來的，如果沒有自主創(chuàng)新和新產(chǎn)品開發(fā)能力，必將永遠(yuǎn)受制于人。因此，自主創(chuàng)新是我國機(jī)床工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基石。
　　自主創(chuàng)新已經(jīng)是眾口皆云，絕沒有人反對，但形成每個(gè)人的內(nèi)心共識和企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略就不那么簡單。通常技術(shù)創(chuàng)新是將科研成果轉(zhuǎn)化為商業(yè)利潤的過程，是新技術(shù)的應(yīng)用和已有技術(shù)的集成。新技術(shù)在哪里？如何集成？就需要對產(chǎn)品的基礎(chǔ)技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)行深入研究。在許多情況下，浮躁往往導(dǎo)致自主創(chuàng)新成為口號和標(biāo)簽，而并沒有真正為客戶創(chuàng)造價(jià)值和為自身開拓利潤空間。
　　本文僅從發(fā)展專用和專門化數(shù)控機(jī)床的側(cè)面來討論如何通過產(chǎn)品自主創(chuàng)新來滿足客戶當(dāng)前的和潛在的需求，以最佳方案為客戶創(chuàng)造最大的價(jià)值，促進(jìn)客戶技術(shù)進(jìn)步和企業(yè)本身的可持續(xù)發(fā)展。

　　一、通過技術(shù)集成發(fā)展新產(chǎn)品

　　1.問題的提出
　　玻璃瓶通常是包裝物或日用器皿，為了美觀其外觀形狀往往由復(fù)雜曲面構(gòu)成。我國吹制玻璃瓶的模具年消費(fèi)量和出口量非?？捎^。常熟市中恒數(shù)控設(shè)備制造有限公司承接了為模具行業(yè)研制全自動噴焊機(jī)的項(xiàng)目，具體加工對象為玻璃瓶半合模，其典型案例。
　　該類模具的材料通常為HT300鑄鐵，在吹玻璃瓶時(shí)極易產(chǎn)生熔蝕現(xiàn)象，尤其是兩個(gè)半合模的分模線（紅線）最易熔蝕，成為模具壽命的關(guān)鍵。

　　2.數(shù)控等離子噴焊機(jī)
　　中恒公司在充分研究玻璃瓶模特征及焊接工藝的基礎(chǔ)上，研制成功了VHK320型數(shù)控等離子噴焊機(jī)。
　　可見，焊接料筒及噴嘴固定在立柱的前方滑板上，可作縱向（X軸）、橫向（Y軸）和垂直方向（Z軸）的直線運(yùn)動，這3個(gè)軸均由滾動直線導(dǎo)軌導(dǎo)向，交流伺服電動機(jī)—滾珠絲杠驅(qū)動。移動速度可在0.1 mm/min至30 m/min范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
　　工件安裝在前床身的兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸（A軸和B軸）上，這兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸均可作±90°的連續(xù)分度回轉(zhuǎn)，任意位置鎖定。
　　此外，考慮到焊接工藝的特點(diǎn)，為保證焊縫的寬度及曲面噴涂，又在立柱的垂向滑板上配置了兩個(gè)相互垂直的擺動軸，噴嘴可沿X軸和Y軸高速擺動。因此該機(jī)床總共有7個(gè)控制軸可同時(shí)工作，其中5軸聯(lián)動，2個(gè)附加擺動軸。

　　3.機(jī)床的控制
　　VHK320型數(shù)控等離子噴焊機(jī)的控制系統(tǒng)是由微機(jī)、CNC和PLC以及觸摸屏組成，以實(shí)現(xiàn)機(jī)床部件的運(yùn)動和噴焊工藝過程的控制，其控制原理。
　　借助凱恩帝1000M8數(shù)控系統(tǒng)控制噴焊機(jī)的5個(gè)軸：3個(gè)平移軸（X/Y/Z）帶動焊槍移動，使焊槍可到達(dá)坐標(biāo)系任意位置，2個(gè)相垂直的旋轉(zhuǎn)軸（A/B）帶動工件實(shí)現(xiàn)任意角度旋轉(zhuǎn)，使模具處于最佳的焊接姿態(tài)。焊接系統(tǒng)主體為等離子焊機(jī)，由焊接過程PLC控制，控制對象有焊機(jī)啟停、焊接電流、焊接合金粉末流量和焊接噴嘴的冷卻等。
　　CNC在運(yùn)行時(shí)通過輸入輸出口向焊接過程PLC送出焊機(jī)啟停、電流編碼等信號，同時(shí)焊接過程PLC將當(dāng)前焊機(jī)狀態(tài)信號返回給CNC。
　　在焊接過程PLC中，存儲有16種電流和送粉量參數(shù)。當(dāng)需改變焊機(jī)電流和送粉量時(shí)，CNC輸出對應(yīng)16種參數(shù)的信號到焊接過程PLC，根據(jù)存儲在PLC中的電流和送粉量參數(shù)，調(diào)整輸出到等離子焊機(jī)的模擬電壓信號，等離子焊機(jī)按此電壓信號調(diào)整輸出電流；同時(shí)調(diào)整輸出到送粉電動機(jī)驅(qū)動的模擬電壓信號，控制送粉電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)整送粉量的目的。
　　該系統(tǒng)的特色是借助軟件將7軸數(shù)控機(jī)床與等離子噴焊機(jī)集成為一體，在機(jī)械運(yùn)動的同時(shí)，控制著焊接過程的各種參數(shù)，例如起弧、斷弧時(shí)間，弧電流的大小，噴粉量的控制等。
　　在等離子焊機(jī)工作時(shí)，焊槍（負(fù)極）的合金粉末流向工件（正極），合金粉末形成的流體直徑在φ5 mm左右，其中通過較大的焊接電流，將合金粉末及焊接基體一起融化于焊道中，當(dāng)焊道的寬度大于5 mm時(shí)，基體的融化寬度仍然為5 mm，焊接層在基體上未融化的部分結(jié)合強(qiáng)度將會降低，因此需要將焊槍在沿焊道方向移動的同時(shí)作擺動，形成Z字形路線，才能夠保證焊接強(qiáng)度。
　　為了達(dá)到以上目的，在機(jī)床上增加了焊槍擺動裝置，由一個(gè)PLC、兩個(gè)伺服電動機(jī)和一個(gè)十字滑臺組成。在焊接過程中，CNC控制X、Y軸運(yùn)行的同時(shí)，將當(dāng)前在X-Y平面內(nèi)的移動方向輸出到焊槍擺動PLC。當(dāng)需要擺動時(shí)，CNC輸出擺速、擺幅參數(shù)信號、方向信號及啟動信號，焊槍擺動PLC根據(jù)這些信號控制十字滑臺的2臺伺服電動機(jī)，從而達(dá)到跟隨X-Y移動方向作來回?cái)[動的目的。

　　4.創(chuàng)新產(chǎn)品的效益
　　數(shù)控等離子噴焊機(jī)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了數(shù)控技術(shù)與等離子焊接技術(shù)的集成化，完成了數(shù)字控制焊接技術(shù)研制工作，尤其是控制軟件在國內(nèi)獨(dú)創(chuàng)，因此該項(xiàng)技術(shù)獲得了2項(xiàng)國家專利，其中發(fā)明專利1項(xiàng)。
　　數(shù)控等離子噴焊機(jī)為國內(nèi)玻璃瓶模具產(chǎn)品的升級換代、走向國際市場創(chuàng)造了必要條件。玻璃瓶模具的吹制壽命從3萬件提高到10萬件以上。
　　數(shù)控等離子噴焊機(jī)的研制成功完全替代了進(jìn)口產(chǎn)品。其價(jià)格僅為進(jìn)口機(jī)床價(jià)格的25％左右。與手工焊機(jī)相比，數(shù)控等離子噴焊機(jī)可節(jié)省30％的焊粉，以中等規(guī)模模具廠年產(chǎn)5萬套玻璃瓶模具計(jì)，可節(jié)省合金焊粉15 t，價(jià)值500萬元。每臺噴焊機(jī)節(jié)約工時(shí)8 500 h，相當(dāng)于4個(gè)人1年的工作量。
　　本項(xiàng)技術(shù)已移植到復(fù)雜表面的激光焊接、激光表面處理等設(shè)備，應(yīng)用前景廣闊。

　　二、客戶需要解決方案

　　1.系統(tǒng)集成和解決方案
　　玻璃瓶模具的冷卻孔加工是該類模具生產(chǎn)中的另一個(gè)棘手問題，在很大程度上制約了玻璃瓶模具的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。因此僅僅解決模具本體的噴焊關(guān)鍵技術(shù)，還不能全面滿足客戶的需求，客戶需要全面提升玻璃瓶模具制造水平和效益。
　　為了降低玻璃瓶模具的工作溫度，其端面上布置有60～90個(gè)冷卻孔，孔徑大小約φ4.5～8 mm，孔深為L=280～500 mm。
　　長期以來，國內(nèi)模具廠都在立式鉆床上配以鉆模，從兩端鉆孔。其缺點(diǎn)是勞動強(qiáng)度大，效率低，每副模具耗時(shí)約3～4 h。而且從兩端鉆孔，中間接頭部分無法對準(zhǔn)，位置偏差較大，當(dāng)模具用壓縮空氣冷卻時(shí)噪聲就很大。