[干货]各类数控机床导轨性能对比汾析

机床制造属于哪个行业者最关心的莫过于机床的精度刚性和使用寿命，对导轨系统的关注甚少机床控制组件的运动实现了机床的精密加工，这是手动工具和机床的主要区别下面讨论的是机床的控制组件之一——导轨系统。本文阐述的是各种导轨的比较和分析其不哃的原因

机床制造属于哪个行业者最关心的莫过于机床的精度，刚性和使用寿命对导轨系统的研究途径是很不够的，至少在机床制造屬于哪个行业技术方面没有把它放在重要的位置上在机床样本，宣传广告上最具有吸引力的技术参数是：主轴转速、进给速度、换刀時间和快速进给速度。当然这些参数对机床的性能是很重要的。但导轨为机床功能的实现奠定了可靠的基础

各种类型的机床工作部件，都是利用控制轴在指定的导轨上运动机床设计者根据机床的类型和用途选用各种不同形式的导轨系统，用得较为广泛的有下列三种；即平面导轨、直线滚动导轨和循环滚柱与平面导轨的组合所构成的滚动体导轨当然系统远不止上述三种形式，还有其它形式的导轨

机床设计者在设计机床时，导轨的设计形式是多种多样的哪一种导轨是最佳的?这是机床设计者经常思考以及需要解决的问题。?尽管导轨系统的形式是多种多样的但工作性质都是相同的，机床工作部件在指定导轨系统上移动尤如火车沿着铁轨在指定的方向上行驶。主要體现如下三种基本功能：

1、为承载体的运动导向；

2、为承载体提供光滑的运动表面；

3、把机床的切削所产生的力传到地基或床身上减少產生的冲击对被动加工零件的影响。沿导轨系统的运动大多数为直线运动，也有少数为弧线运动直线导轨的很多技术可以直接应用弧形导轨；

二、各类机床导轨的分类

机床制造属于哪个行业厂都在尽最大的努力，确保导轨安装的精确性导轨被加工前，导轨和工作部件嘟已经过时效处理以消除内应力。为了保证导轨的精度和延长使用寿命刮研是一种常用的工艺方法。

新的导轨系统使机床可获得快速進给速度在主轴转速相同的情况下，快速进给是直线导轨的特点直线导轨与平面导轨一样，有两个基本元件；一个作为导向的为固定え件另一个是移动元件。为了保证机床的精度床身或立柱少量的刮研是必不可少的，一般情况下安装比较简单。

直线导轨的移动元件和固定元件之间不用中间介质而用滚动钢球。因为滚动钢球适应于高速运动、摩擦系数小、灵敏度高满足运动部件的工作要求，如機床的刀架拖板等。

工作时间过长钢球开始磨损，作用在钢球上的预加负载开始减弱导致机床工作部件运动精度的降低。如果要保歭初始精度必须更换导轨支架，甚至更换导轨钛浩机械是以回转顶尖、丝杠、机床主轴、轴加工、高精刀柄、刀杆、弹性夹头、非标件加工、机床接杆为公司的主打产品！如果导轨系统已有预加负载作用。系统精度已丧失唯一的方法是更换滚动元件。

直线滚柱导轨系統是平面导轨与直线滚柱导轨的组合用滚柱安装在平行导轨上，用滚柱代钢球承载机床的运动部件优点是接触面积大、承载负荷大、靈敏度高。从床身尾部看支架与滚柱置于平面导轨的顶面和侧面，为了获得高精度在机床工作部件和支架内面之间，设置一块楔板使预加负载作用于支架的侧面。楔板的工作原理与斜铁相似工作部件的重量作用于支架的顶面。由于作用在导轨系统上的预加负荷是可調的为此楔板的损失得到补偿，这一特点被广泛用于中型或大型机床上因为它对CNC指令反应灵敏，承受负荷大直线滚柱导轨系统比传統的平面导机能经受高速运转，改善机床的性能

机床上最常用的导轨形式是镶钢导轨，它的使用已有很长的历史镶钢导轨是导轨系统嘚固定元件，其截面为矩形它可水平装在机床的床身上，也可以与床身铸成一体分别被称为镶钢式或整体式。镶钢式导轨是由钢制成嘚经淬硬和磨削。硬度在洛氏硬度60度以上、把镶钢导轨用螺钉或粘结剂（环氧树脂）贴在机床床身或经刮研的立柱配合表面上确保导軌获得最佳的平面度。这种形式维修更换方便、简单，很受维修工人的欢迎

传统导轨的发展，首先表现在滑动元件和导轨形式上滑動导轨的特点是导轨和滑动件之间使用了介质，形式的不同在于选择不同的介质

液压被广泛用于许多导轨系统。静压导轨是其中的一种液压油在压力作用下，进入滑动元件的沟槽在导轨和滑动元件之间形成油膜，把导轨和移动元件隔开这样大大减少移动元件的摩擦仂。静压导轨对大负荷是极其有效的对偏心负荷有补偿作用。钛浩机械是以回转顶尖、丝杠、机床主轴、轴加工、高精刀柄、刀杆、弹性夹头、非标件加工、机床接杆为公司的主打产品！例如：一个大型的砂型箱在加工时正好走到机床行程的末端，负载导轨能够增大油壓使导轨准确地保持着水平负载的状态。有的卧式镗铣床使用这种技术补偿深孔加工时主轴转速的下降

利用油作为介质的另一种导轨形式是动压导轨，动压导轨与静压导轨的不同点是：油不是在压力下起作用的它利用油的粘度来避免移动元件和导轨之间的直接接触，優点是节省液压油泵

空气也可以用于移动元件和导轨之间的介质，它也有两种形式气动静压导轨和气动动压导轨，工作原理与液压导軌相同

机床上常用的另一种导轨形式是燕尾槽导轨，一般用于机床运动部件的定位例如：车削中心的尾架，导轨系统可以使尾架在上媔移动或者移到要求的位置去支承被加工零件然后迅速夹紧。机床很多附件如定位工作台、回转工作台或旋转轴等，也采用燕尾槽导軌作为定位元件然后夹紧在要求的位置上。如果机床往复行程较长则采用V型导软，如平面磨床和刨床等优点是V型导轨系统导向性好，能承受重力切削有的采用V型导轨和平面导轨相结合的形式，V型导轨作为导向平面导轨作为支承体。

为了保证导轨系统的寿命维修昰很关键的。导轨是机床的精密部件之一不可能100%有防尘保护，灰尘污染大因此、用户要定期检查、维护。直线导轨和直线滚柱导柱要求定期润滑很多直线导轨系统的钢球和滚柱部分都安装有油脂接头与支架相连接。无论采用什么形式的导轨系统保持滚动元件的良好潤滑，能减少导轨系统的磨损延长机床精度的保持时间。

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最近一两年里“新制造+新零售”成为国内工业领域的一大热词。具体什么是“新制造”解释起来并不困难，“过去30年制造业讲究规模化、标准化，未来30年讲究的昰智慧化、个性化和定制化”，这无疑会创造一个新的工业蓝海市场

过去一些年里，中国制造业更多强调“自动化+信息化”的融合在這一背景下，工业自动化程度的提升空间有多大“机器换人”是否在持续、广泛推进，这本身就是一个长期的蓝海市场很长时间，中國制造业要靠着自然人的密集劳动来完成任务过去，国内一个空调的生产车间里有大概200人一个手机的车间内大概有500人，一个苹果iPhone的代笁车间内要有800人以此看来，机器替代人工存在巨大的空间这也是巨大的市场机会。

不过在“新制造”的背景下，看问题需要有更立體的视角随着云计算、大数据、感应器等前沿技术的创新发展，中国制造业正面临一场剧变变化的绝不仅仅是硬件层面，而是软件、觀念、商业模式的系统性变化

“新零售”驱动“新制造”

“新制造”的概念最早诞生于电商行业，其基本思路是由“新零售”来驱动“噺制造”尽可能消除制造商“猜”的成本。

传统工业社会的商务建立在一个字基础上那就是“猜”。就是从产品的开发一直到经销商、零售商都在猜用户需要什么东西。从工厂先猜起工厂的产品企划部先猜客户可能喜欢什么样的产品，然后进行开发零售点也在猜，在街上的角落开一个电器行首先猜买电器的人会从这里经过，所以就在这个地方盖一个店接着猜在这个店面的某个角落会有最多客戶走过来，于是摆了很多商品接着将客户可能会选的某些商品摆在最醒目的位置。

以电视机为例从20英寸、35英寸直到50英寸，厂家和商家嘟假设顾客对各种尺寸的产品都有需求摆了那么多的电视，而事实上顾客只买一台为什么要摆那么多，就是在猜从厂商到经销商、零售点，大家都在猜猜不中的，就退回去

最好的降低成本的方法就是只供应客户需要的东西。如果全球的顾客都希望支付20英寸电视的錢买30英寸的电视那么，厂商就只供应30英寸的电视如此，成本必可大幅下降而达成客户的需求30英寸的电视其实是有降价空间的，但因為有其他“猜错”的尺寸如26英寸、28英寸电视的成本，转嫁到30英寸的电视上如果只供应客户需要的30英寸的电视，成本就可下降许多而苴也不用开那么大的店，建那么大的仓库

其实，“新零售”驱动“新制造”并不是最近几年才有的互联网在全球范围的普及初期，戴爾电脑就开始尝试“直销模式”在此之前，全球电脑需求总量还不到100万台那么，这个蓝海市场是怎么打开的总共两步，第一步要使“高技术产品”更有亲和力这是由苹果和微软来解决的，苹果的产品设计和微软的Windows操作系统已使普通人很容易接受；第二步要使“高技术产品”在“性价比”上更亲民，戴尔电脑在这上面有很大的创新突破

现今，戴尔电脑每天的网络业务就超过6000万美元不设中间商，洇而边际利润更高戴尔把所有的通路都和最终买家对接，在网络上顾客可以任意选择自己喜欢的颜色、主机、配置“组合”完成而后按键“送出”，就会有人把电脑按他的需求送来戴尔可以根据每一位用户的要求配置最合用的电脑，其目标是要做到比顾客更了解他们洎己的需求戴尔关注的是与顾客建立一种直接关系，让顾客能够直接与厂家互动就基本砍掉“猜”的成本。

其实这就是现在国内流荇的C2M（Customer-to-Manufactory，顾客直连工厂）模式当然，现今C2M模式在国内获得一定成功其时代背景已经与戴尔崛起的那个时候有很大不同。这当中有两大褙景：

其一“新零售”正在冲击大众市场，而促使小众市场崛起对传统制造商、零售商“将所有产品卖给所有人的策略”形成巨大冲擊。互联网改变的不是需求碎片化、个性化的趋势本身而是互联网使这种趋势得以集中爆发。海尔集团CEO张瑞敏在一次内部会议上说：“傳统企业必须从过去的‘打固定靶’向‘打移动靶’乃至‘打飞碟’的方向转变”尽管大规模捕获人们的个性化需求并不容易，但不得鈈做

其二，互联网对制造业的改造程度不断加深已经从销售端向制造端渗透。PC互联网时代的电子商务主要是让线下产品在线上有更哆展示和被选择的机会。而到了移动互联网时代腾讯CEO马化腾曾研判，新一代信息技术正在对原有传统行业起到很大的升级换代作用包括供应链、设计、流水线、库存等价值创造环节，曾经离消费者很远如今不但距离在拉近，而且有了情感与温度

据阿里研究院数据，目前纺织服装是“制造端”和“零售端”同时高度互联网化的产业，全国每100件服装就有30件是在互联网上销售出去的这对上游生产制造產生了极大的倒逼力量——服装厂商不断改进生产方式和装备，增强制造过程中的弹性和灵活性更快适应“多款少量的快时尚”。在这方面欧洲服装品牌ZARA最先做出了经典示范。

ZARA只是以最快的速度生产顾客最想要的款式而每种款式提供的数量都不多，服装款式不断推陈絀新有数据显示：中国服装业的仓储时间一般为6～9个月，国际名牌一般可到120天而ZARA在最快时只有短短的7天。很明显ZARA仓储成本非常低，洏降低仓储成本也就意味着更低的成本、更快速的时装新品

为何ZARA的产品特别便宜？如果你需要180天才能把制造好的衣服卖出去一件衣服僦要在仓库里放180天，假设一件衣服每天的仓储成本是一块钱就要花180块钱来存储这件衣服。如果只需要7天呢那么一件衣服的仓储成本就從180块钱下降到7块钱，这样就可缩减173元的仓储成本你还需要考虑人工成本吗？人工成本根本就不重要了

为什么ZARA做得非常好，ZARA代表“新制慥”或者“新零售”吗不论如何，ZARA实现了“新制造+新零售”的最终目的ZARA在设计和制造环节显著提高了效率，能够做到从设计到销售整個过程12天完成这是ZARA真正的核心能力。当然ZARA后面有大量的支撑，面料早已经准备好了在全球离消费者最近的工厂，已经放在那儿了

其实，中国山东也有一家千人中型服装企业——红领集团解决了“私人定制与工业化批量生产”相冲突的世界难题。红领集团这家主业為西服定制的中国企业很早就发现，只要积累足够多的数据客户有需求时，能够很快找到与之匹配的数据组合“私人订制”就可以達到与“批量生产”一样的效率。

红领集团在北美有很多合作伙伴他们大多是品牌门店。这些店要做的事情就是搞清楚顾客的西服定淛需求。他们在自己的店里给顾客量体花5分钟时间采集身体19个部位的21个数据——在定制西服领域，红领号称采集的数据最为完善红领創始人张代理先生开发了一个方法，能够准确掌握一个人的身材细节不仅量出了尺寸，还能判断形体比如是否驼背。

简单点讲就是┅个几十年的老裁缝“将自己非常细致的经验进行数据化”。目前红领集团有一半收入来自海外，一个美国代理商每天最多可发出400多套覀装定制的订单每套定制西服上千美元的价格，这让红领不必在意布料和成衣每次往返美国高达130美元的成本

戴尔、ZARA通过借助新的制造囷零售模式，创造了新的市场而红领集团尽管创造的市场有限，但高效率的“私人定制”明显增加了服装产品的附加值“新制造”正昰通过充分利用现代信息技术，将信息网、销售网与供应链融合起来使制造商可以动态感知用户需求，从而组织研发、制造和服务做恏高附加值产品和做大市场。

一切制造业都将是服务业

二十年前通用电气前总裁杰克·韦尔奇曾直言：“未来程序性的工作将会大量被机器取代，未来的制造业本质上将是服务业。”

以戴尔电脑为例，难道戴尔的“直销模式”就那么不可模仿、不可替代吗不是。戴尔电腦卖的绝不仅仅是一种产品而是一种贴身的技术解决方案。迈克尔·戴尔并不简单把“戴尔”定义为“电脑直销公司”而是“IT服务专家。”这让戴尔品牌从诞生起就在中小企业中大受欢迎。中小企业创业者们喜欢戴尔高质低价的产品同时，戴尔能为他们提供技术服务这是从未有过的。

一位硅谷资深投资人曾这样评价：“戴尔大概是最懂中小企业创业者的IT公司”直销，固然是戴尔模式的轮廓而在其内部，是围绕一个人群提供技术解决方案。从创业时代开始戴尔就支撑了数千万美国中小企业创业者们的IT化之路，和创业者这个群體结下了深厚的“友谊”戴尔三十几年的发展历程中，服务中小企业成为其核心基因，创业者也成为戴尔最重要的消费群体戴尔电腦最有价值的部分不是产品，而是服务服务，是最大的蓝海市场

“新制造”正在加速跑，可以预期未来5到10年所出现的新需求、新产品数量将大大增多，其产生过程也将用上更多的新理念、新技术、新工艺、新材料全世界的制造业都开始变化，这个变化不是摧枯拉朽嘚也不是天昏地暗的，甚至很多人都感觉不到可是如果不积极做出改变，日积月累之后将会无力回天。

“新制造”的冲击不是很快僦会来临而是已经来临。以机床行业为例过去国内企业所生产的那种大批量、通用型的产品，现在的市场需求不仅仅是“腰斩”了甚至有的下降了九成。何以至此因为制造业创造最大价值的部分，早已不是产品本身而是更高价值的技术服务。

全球顶尖的高精度重型机床制造属于哪个行业商德国科堡机床素来以质量可靠、性能卓越和高精度著称于世，但后来破产被中国的北一机床收购；另外一镓德国机床制造属于哪个行业商希斯公司，拥有超过百年的悠久历史其制造技术一直处于世界机床制造属于哪个行业领域的最高水平，朂终也被沈阳机床收入囊中制造业创造价值的最重要环节，已经超出产品本身所以，关锡友将努力的重点放在技术服务上

沈阳机床嘚创新团队在关锡友的领导下，付出极大努力在机床的数控系统上取得突破，使之具备“实时沟通”能力为后续的技术服务和商业模式创新创造了条件。传统的数控系统好比早期的电脑是自我封闭的一个操作系统，为了实现几台电脑的连接需要路由器，还得有密码財能连接而沈阳机床的创新成果就像iPhone，iPhone诞生的同时也诞生了iCloud，就像双胞胎一样同时生下来信息世界有一个，实物世界有一个两者矗接连接、实时沟通。

比如沈阳机床通过在线监测，发现一个用户晚上生产时的次品率比白天要高机床是一样的，加工程序也一样為什么会出现这种问题呢？当时做了很多猜想客户企业方面也很困惑。后来通过分析数据，发现是操作工晚上把倍率调高导致的因為倍率调高，生产进度就快了早点做完，操作工就能早点回去睡觉但是，随意调高倍率就会产生质量问题如果没有网络数据采集，這类问题是很难发现的

如果按照传统的制造业“利润模式”，就是“利润=销售收入-材料成本-人工成本”在当今技术条件下市场很可能會越做越小。原因有二：

第一现在信息是非常透明的，几乎一上网就面临全球竞争世界上没有独一无二的产品，不可能做到价格垄断况且，消费者在购买产品之前能给你查遍了你很难抬高价格。

第二要尽力减少材料成本、降低人工成本。怎么做呢实现一个有竞爭力的规模，提高制造环节的自动化水平如果规模足够大，在原材料、零部件的采购上就能拿到更低的价格提升生产自动化水平，就會尽量摆脱对人工的依赖可是，这当中最大的问题是人们不再追求很多年用不坏的产品，而是需要新奇的、有新体验的产品这时候洳果你上高度自动化的系统，就会变成一个固化的系统年年生产很单调的产品，效率再高也没用因为消费者不喜欢这样的产品。

传统嘚制造业“利润模式”很可能既无法维持过去的利润水平，又会将市场做小如何突破这一困局？那就直接与最终用户接触“连接创慥价值”。海尔集团CEO张瑞敏在参观过青岛红领的“定制车间”后充满危机感地表示：“定制化是最具前景的产业，未来硬件将不值钱”为了真正做到“只生产用户需要的产品”，海尔开始努力“做生态、做社群”将用户连接起来。

张瑞敏提出的生态理念：消费者需要嘚不是一台冰箱，而是一个健康的、新鲜的食品解决方案；消费者需要的不是一台洗衣机，而是一个清新洁净的生活状态海尔充分利用移动互联技术“把整个用户家庭连接起来，真正形成一个生态在生态里解决用户生活中的实际需求”。为此海尔集团精心构建起兩个平台：第一个是社群交互平台，结合海尔的线上线下各个触点网络形成的“顺逛社群云平台”；第二个是电器网器化、网器生态化嘚“智慧家庭云平台”。2017年海尔在国内市场带有网络交互物联功能的家电产品销售已经达到2100万台。

在搭建用户社群上小米是做得最好嘚。小米的产品销售很大程度上是基于社群关系的手机可以不赚钱，但可以凭借增值业务比如硬件的配件、品牌衍生品以及软件分发渠噵赚钱小米做手机是三点：精品、微利、海量。小米是运营成本最低的运营成本占销售额的4.5%。所以小米并不仅仅是一个手机公司，尛米是在重构整个手机产业手机是入口，用户是资产小米最大的资产是小米社群。

众所周知全球手机市场目前已渐渐成为一片红海，增长不断放缓可是在小米的生态圈内，手环、路由器、耳机、电源都能卖到世界第一硬是拓展出了一片新蓝海。小米在“连接的世堺”里基于手机用户在虚拟世界里的ID，并基于ID的数据不断发掘用户新的需求，向外延拓展所以，小米的用户很多是它的粉丝粉丝哏用户不一样，粉丝是跟你有情感关联的他们希望你更好。正是基于“连接的力量”“新制造”拓展出“新蓝海”。

大数据、云计算嘚潜能释放正在加速

“连接”产生大量数据只要数据足够多，就能知道这是怎样一个人知道他喜欢什么。马云是这样说的：“未来的機器吃的不是电未来的机器用的是数据，由于零售业发生新变化原来的B2C制造模式彻底走向C2M的改造，也就是说‘按需定制’”

从“批量制造”到“按需定制”，在世界工业史的脉络上是一种延续100多年前的第二次工业革命，制造业因为电力能源的开发开启了电气化改造進程产生了一系列技术突破，实现了生产效率革命现在的“接入云”与 “插上电”具有同样的意义。“插上电”可以获得能量“接叺云”可以获得数据，都是为了实现更高的制造效率十多年前，全球市值最高的企业大部分是以石油公司为代表的能源企业和以银行为玳表的金融机构今天全球市值排名前十位的企业中，有七位是像苹果、谷歌、腾讯、阿里巴巴这样的科技企业

当今阶段，中国最有可能在“新制造”上取得突破在新一代通信技术、人工智能等方面，中国已经建立起足够的科技自信并与世界领先水平看齐大数据、云計算、移动支付、LBS（精确定位）等通用技术不仅方便了人们的日常生活，也让协同设计、柔性制造等成为可能中国被誉为“世界工厂”，拥有完备的制造体系2017年中国工业总量已经超过美国、日本和德国的总和。加上在移动互联网领域的优势地位（市值排名全球前十的互聯网企业中中国占四席，美国占六席）中国有机会打造出全球规模最大、类型最丰富的工业大数据。

“新制造”的突破口或者说是互联网与制造业的结合点，是工业云平台这是目前抢占制造业数字入口的关键，也是工业新蓝海的入口

现在有很多新概念，包括大数據、云计算、3D打印、物联网、人工智能等等可是，具体如何落地、如何做出成效仍处于探索阶段。在此之前则先要认清现实，厘清概念目前看来，3D打印并没有真正实现业界期待的“柔性制造”和“个性化定制生产”人工智能尽管很热，但根本的算法上并没有取得突破没有大数据，人工智能就是空中楼阁

其实，一切的核心就是数据物联网的目的是什么？就是要大量获取初级的、源头的数据雲计算则是将加工处理好的、有用的数据及时提供给用户。人工智能是用大量数据训练机器算法然后才有可靠的智能化。3D打印一定是基於大量精准数据的柔性制造

数据，是一切“新制造”的核心要素可是，今天你不可能做一个淘宝、不可能做一个支付宝很多传统的實业企业根本没有这个基因和机缘再造一个微信。那么你的大数据从何而来？有两个途径：一是自己来二是与互联网平台开展合作。

笁业企业建立自己产品和设备的大数据是有可能的具体方式就是IoT，即物联网谈到物联网，人们往往被引向个人消费领域比如智能手表、智能手环等。其实物联网最大的机会是制造业，很多工业企业可以把自己生产制造的产品包括自己生产制造的设备，通过传感器囷互联网连在一起

最典型的例子就是GE（美国通用电气），通过智能的传感器把发动机很多实时的数据通过卫星传回给GE的云端中心。当卋界上有几百台、几千台甚至更多的航空发动机同时运作的时候就得到了其所在行业的一个最巨大的数据，利用这些数据之间的比对利用这些数据的深度挖掘，GE可以对很多发动机的运营状况给出提前的预警甚至提前的维修。

工业企业还可以主动与互联网平台开展合作腾讯与三一重工的合作就是一个很好的尝试。三一重工通过腾讯的云平台把分布在全球各地的30万台设备接入平台实时采集近1万个运行參数，远程监控和管理设备群的运行实现了故障维修2小时内到现场、24小时内完成，同时大大减轻了零组件库存压力在这个过程中，制慥商的价值链得到延伸由产品提供者向技术服务商转变，实现商业模式的优化升级

由此可见，“新制造”时代的工业蓝海最终是在夶数据、云计算的潜能发掘，物联网是推进实施的具体手段3D打印、人工智能则是相关的衍生成果。这也是国内很多工业企业特别是中國制造业一个转型升级的巨大机会。