0. 前言
機(jī)床行業(yè)是機(jī)械工業(yè)的一個(gè)重要組成部分，是機(jī)械工業(yè)的“總工藝師”，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。機(jī)床產(chǎn)品是制造一切機(jī)器的機(jī)器，他們的工作精度一般高于被加工機(jī)械零件的精度。為此，機(jī)床產(chǎn)品的技術(shù)水平和服務(wù)水平，對(duì)機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益的提高起著決定性的作用。
由于機(jī)床產(chǎn)品的特殊性決定了機(jī)床結(jié)構(gòu)的特殊性。幾十年來，鑄造結(jié)構(gòu)一直占據(jù)著機(jī)床結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位。鑄造工藝一直為機(jī)床產(chǎn)品的主導(dǎo)工藝。八十年代后，隨著機(jī)床產(chǎn)品引進(jìn)技術(shù)的不斷增加，機(jī)床產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也越來越多地采用了焊接結(jié)構(gòu)，以焊代鑄，以焊代鍛，以焊代切割已成為機(jī)床制造業(yè)總的發(fā)展趨勢(shì)。焊接工藝也已成了機(jī)床制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝，并從單一的加工工藝發(fā)展成了包括原材料預(yù)處理、切割落料、成形焊接、焊后檢驗(yàn)和焊后處理等一種新興的綜合性工程技術(shù)。徹底改變了過去幾十年鑄造結(jié)構(gòu)“一統(tǒng)天下”的局面，機(jī)床制造已離不開焊接。
1. 焊接技術(shù)在機(jī)床行業(yè)的發(fā)展
焊接技術(shù)在機(jī)床行業(yè)的發(fā)展是隨著機(jī)床產(chǎn)品焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用發(fā)展而發(fā)展起來的。中國(guó)機(jī)床行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品主要有金屬切削機(jī)床產(chǎn)品、鍛壓機(jī)械產(chǎn)品、鑄造機(jī)械產(chǎn)品、木工機(jī)床產(chǎn)品、工具產(chǎn)品、磨具和機(jī)床附件產(chǎn)品等。其中，金屬切削機(jī)床、鍛壓機(jī)械和鑄造機(jī)械產(chǎn)品是機(jī)床行業(yè)焊接技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域。從機(jī)床產(chǎn)品發(fā)展的技術(shù)水平看焊接技術(shù)在機(jī)床行業(yè)的發(fā)展大致分為三個(gè)階段。
1.1焊接技術(shù)作為輔助工藝手段階段
此階段從二十世紀(jì)50年代到70年代初。此階段在機(jī)床產(chǎn)品開發(fā)方面主要是仿制國(guó)外機(jī)床產(chǎn)品階段。當(dāng)時(shí)金屬切削機(jī)床仿制成功的有1Д63型車床，2A125型立式鉆床，6H82型萬能銑床，1617型臥式車床和262型臥式鏜床等150種，約占當(dāng)時(shí)掌握機(jī)床品種總數(shù)204種的70％；鍛壓機(jī)械主要仿制開發(fā)了開式壓力機(jī)、315噸以下閉式單點(diǎn)壓力機(jī)、空氣錘、300噸以下雙盤磨擦壓力機(jī)、剪切機(jī)、四柱萬能液壓機(jī)和滾絲機(jī)及自動(dòng)鍛壓機(jī)等需求量較大的通用鍛壓機(jī)械產(chǎn)品。
此階段機(jī)床產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)基本全部為鑄造毛坯結(jié)構(gòu)，所以此階段的焊接技術(shù)僅是作為一種輔助工藝手段為產(chǎn)品服務(wù)，焊接的重點(diǎn)是鑄造結(jié)構(gòu)件的缺陷焊補(bǔ)和產(chǎn)品的油箱、電箱罩殼等一些小型的非主要零件。主要的焊接方法是手工電弧焊，或氧乙炔氣焊，靠工人自己掌握，無正規(guī)的焊接專業(yè)技術(shù)人員和工藝措施，沒有專門的焊接車間。個(gè)別規(guī)模較大的企業(yè)，焊接與其他鑄造車間或產(chǎn)品裝配車間合在一起，生產(chǎn)面積有限。
1.2焊接技術(shù)的初步應(yīng)用階段
此階段，從二十世紀(jì)70年代到80年代初，為焊接技術(shù)的初步應(yīng)用階段。此階段機(jī)床產(chǎn)品在二十世紀(jì)50年代仿制的基礎(chǔ)上，開始了高精度精密機(jī)床的自行研究與開發(fā)。在金屬切削機(jī)床方面，僅二十世紀(jì)70年代陸續(xù)向第二汽車廠提供了具有較高水平的7664臺(tái)機(jī)床，滿足了第二汽車廠當(dāng)時(shí)所需機(jī)床設(shè)備的98％以上；在鍛壓機(jī)械方面，為裝備第二汽車廠，開發(fā)研究制造了115種510臺(tái)通用專用鍛壓機(jī)械和部分生產(chǎn)線。同時(shí)，此階段各專業(yè)定點(diǎn)廠累計(jì)掌握了鍛壓機(jī)械品種己有257種。
在此階段中，隨著整體焊接技術(shù)的進(jìn)步，部分企業(yè)在自行設(shè)計(jì)的機(jī)床產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中開始采用了焊接結(jié)構(gòu)，如濟(jì)南第二機(jī)床廠的800噸以上的機(jī)械壓力機(jī)產(chǎn)品的底座、橫梁等大型零件和儲(chǔ)氣筒零件；齊齊哈爾第二機(jī)床廠，1973年開發(fā)設(shè)計(jì)的J81－1250切邊壓力機(jī)首次采用了焊接件，主要結(jié)構(gòu)件零件為底座、立柱和機(jī)頭，最大焊接零件重量為25噸；1978～1979年該廠又在Z41—30型螺母冷鐓機(jī)的床身，TA88－200冷擠壓機(jī)的高壓容器零件上，采用了焊接結(jié)構(gòu)。這些焊接結(jié)構(gòu)的采用，促進(jìn)了機(jī)床行業(yè)焊接技術(shù)的發(fā)展。
從二十世紀(jì)70年代后期開始，有條件的企業(yè)開始組織建立了獨(dú)立的焊接車間，增加了車間起重設(shè)備和完善了焊接工藝手段。如濟(jì)南第二機(jī)床廠1975年建立了焊接車間，當(dāng)時(shí)車間面積為5275平方米，最大起重能力為50噸，焊接工藝手段也從簡(jiǎn)單的手工電弧焊，發(fā)展到埋弧焊、電渣焊和半自動(dòng)切割落料及射線探傷檢驗(yàn)手段。從而說明機(jī)床行業(yè)的焊接技術(shù)應(yīng)用，一開始就步入了綜合性的工程技術(shù)領(lǐng)域，為第三階段機(jī)床產(chǎn)品的技術(shù)引進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。
1.3焊接技術(shù)的主導(dǎo)工藝階段
該階段，從二十世紀(jì)80年代初引進(jìn)技術(shù)開始至今。此階段，機(jī)床行業(yè)通過引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，促進(jìn)了高檔先進(jìn)機(jī)床產(chǎn)品的快速發(fā)展。如在金屬切削機(jī)床方面，北京第一機(jī)床廠與日本日立精機(jī)公司合作生產(chǎn)了Ｋ型銑床，并成功地開發(fā)了新系列的數(shù)控銑床，同時(shí)與聯(lián)邦德國(guó)瓦德里希·柯堡公司合作生產(chǎn)了數(shù)控龍門銑床；濟(jì)南第一機(jī)床廠與日本山崎鐵工所合作生產(chǎn)馬扎克臥式車床，濟(jì)南第二機(jī)床廠與法國(guó)BMO公司合作開發(fā)了4×10ｍ大型龍門橫梁移動(dòng)式五面加工中心和Φ200大型數(shù)控落地銑鏜床及2.4×13ｍ大型龍門移動(dòng)式五面加工中心；武漢重型機(jī)床廠與聯(lián)邦德國(guó)希士．弗羅利普公司合作，生產(chǎn)了具有國(guó)際水平的加工直徑1.4～2.5米的立式車床，鏜桿直徑Φ260ｍｍ以上的落地銑鏜床等重型機(jī)床。在鍛壓機(jī)械方面，濟(jì)南第二機(jī)床廠率先引進(jìn)了美國(guó)VERSON全鋼機(jī)械壓力機(jī)公司的8個(gè)系列35個(gè)品種的重型、超重型機(jī)械壓力機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)全套技術(shù)，開始了重型、超重型鍛壓設(shè)備的引進(jìn)、吸收、消化階段。隨后，1981年黃石鍛壓機(jī)床廠引進(jìn)了比利時(shí)液壓剪板機(jī)和折彎?rùn)C(jī)系列產(chǎn)品的圖紙和制造技術(shù)。1986年齊齊哈爾第二機(jī)床廠引進(jìn)了日本小松集團(tuán)公司的機(jī)械壓力機(jī)制造技術(shù)。1991年，上海鍛壓機(jī)床廠與德國(guó)SCHULER合作，為上海大眾汽車廠提供了14臺(tái)600噸閉式四點(diǎn)多連桿機(jī)械壓力機(jī)。1992年齊齊哈爾第二機(jī)床廠又與德國(guó)阿爾夫特合作引進(jìn)了多連桿壓力機(jī)制造技術(shù)，等等。通過引進(jìn)、消化吸收，使我國(guó)重型，超重型鍛壓設(shè)備設(shè)計(jì)能力、制造水平有了迅速提高，基本接近和達(dá)到了國(guó)際當(dāng)代先進(jìn)水平。目前，國(guó)內(nèi)鍛壓行業(yè)已開發(fā)掌握的鍛壓設(shè)備達(dá)440多種，已開發(fā)的重型機(jī)械壓力機(jī)，單機(jī)能力達(dá)到了3000噸，液壓折彎?rùn)C(jī)，單機(jī)能力達(dá)到了4000噸，并具備了開發(fā)制造單機(jī)能力4500噸以上超重型機(jī)械壓力機(jī)和大型多工位壓力機(jī)的能力。
引進(jìn)技術(shù)促進(jìn)了機(jī)床行業(yè)焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。如濟(jì)南第二機(jī)床廠，1981年前自行設(shè)計(jì)的機(jī)械壓力機(jī)產(chǎn)品，焊接結(jié)構(gòu)件僅占14％，刨床產(chǎn)品焊接結(jié)構(gòu)不到1％，1981年引進(jìn)壓力機(jī)產(chǎn)品的焊接結(jié)構(gòu)件比例達(dá)44.3％。引進(jìn)技術(shù)后自行消化設(shè)計(jì)的機(jī)械壓力機(jī)產(chǎn)品焊接結(jié)構(gòu)比例最高達(dá)到了67.1％。其引進(jìn)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的焊接結(jié)構(gòu)也達(dá)到了60％。天津鍛壓機(jī)床總廠，1975年采用的焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的品種數(shù)量?jī)H為８種，不到47％。1991年突破了44種，占品種總數(shù)的66％以上。
機(jī)床產(chǎn)品焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，改變了過去那種鑄造毛坯一統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)天下的局面，焊接技術(shù)也逐漸發(fā)展成了機(jī)床行業(yè)的主導(dǎo)工藝，其主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)部分骨干企業(yè)建立了具有一定規(guī)模的焊接車間或金屬結(jié)構(gòu)廠，并建立了完整的焊接管理體系。吸收消化了引進(jìn)產(chǎn)品的焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)，貫徹了國(guó)家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
(2)完善了焊接工藝流程，使之從單一的加工工藝發(fā)展成了從原材料預(yù)處理、切割落料、成形、焊接、焊后檢測(cè)和焊后處理等一整套的新興綜合性工程技術(shù)。
(3)數(shù)控精密切割和計(jì)算機(jī)編程套料技術(shù)得到了應(yīng)用，并改變了傳統(tǒng)的手工切割落料，減少了機(jī)械加工，實(shí)現(xiàn)了“以割代刨”，“以焊代切削”。
(4)推廣應(yīng)用了CO2氣體和富氬氣體保護(hù)焊或埋弧焊等先進(jìn)、高效新工藝。焊接工作量在骨干企業(yè)突破了50％以上，個(gè)別企業(yè)達(dá)到80％以上。
(5)普遍采用了Ｘ射線探傷和超聲波無損探傷檢測(cè)等手段，穩(wěn)定了焊縫的內(nèi)在質(zhì)量。
(6)推廣了振動(dòng)時(shí)效新工藝，達(dá)到了降低和均化焊接結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力的目的，減少了焊接件的變形，穩(wěn)定了精度。
(7)焊接技術(shù)人員和焊工隊(duì)伍得到了不斷壯大，走上了正規(guī)化管理，大部分企業(yè)實(shí)行了焊工持證上崗。另外，“八五”期間建立了具有行業(yè)代表意義的焊接樣板廠點(diǎn)，為促進(jìn)機(jī)床行業(yè)焊接技術(shù)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。
2. 機(jī)床行業(yè)焊接技術(shù)的應(yīng)用
機(jī)床行業(yè)的焊接技術(shù)的應(yīng)用是隨著國(guó)外引進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展起來的。同時(shí)，國(guó)內(nèi)焊接技術(shù)的發(fā)展也促進(jìn)了機(jī)床行業(yè)焊接技術(shù)的應(yīng)用。目前，在機(jī)床行業(yè)中應(yīng)用的主要焊接技術(shù)有以下幾個(gè)方面:
2.1鋼板預(yù)處理技術(shù)應(yīng)用
機(jī)床行業(yè)的鋼板預(yù)處理生產(chǎn)線，是1993年由濟(jì)南第二機(jī)床廠開始使用的，它是在造船行業(yè)、重機(jī)行業(yè)、礦山行業(yè)使用的基礎(chǔ)上開始的。該預(yù)處理生產(chǎn)線是由該廠和青島第三鑄造機(jī)械廠聯(lián)合開發(fā)制造，其主要工藝流程為：鋼板校平、預(yù)熱、拋丸除銹、自動(dòng)噴漆、烘干，全長(zhǎng)60米。主要技術(shù)參數(shù)為：鋼板校平厚度8～40mm，校平寬度３ｍ；預(yù)處理鋼板厚度8～160mm，有效寬度3ｍ；處理結(jié)構(gòu)件最大規(guī)格為1500（寬）×800（高）；預(yù)處理速度為０～4m/min；年處理能力為４萬噸/年；采用了PC自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式。該鋼板預(yù)處理生產(chǎn)線, 解決了原材料的銹蝕、氧化皮等不良因素，提高了數(shù)控切割落料質(zhì)量和機(jī)床產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。
2.2數(shù)控切割技術(shù)應(yīng)用
1982年由濟(jì)南第二機(jī)床廠開始將國(guó)產(chǎn)數(shù)控切割機(jī)應(yīng)用于鋼板零件的切割落料之中，1988年開始應(yīng)用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程套料技術(shù)，使鋼板利用率由70％提高到74％；1992年濟(jì)南第一機(jī)床廠引進(jìn)了美國(guó)等離子數(shù)控切割機(jī)和激光數(shù)控切割機(jī)，開始了機(jī)床行業(yè)數(shù)控等離子和激光切割的應(yīng)用，使厚度
