近三十年來世界機械加工領域四大質變中,我國都一直積極參與,并作出了重要貢獻,某些方面甚至已進入了世界前列。

  關心我國機械加工領域的技術進步,勢必要聯系世界范圍的發展。因為技術與科學是沒有國界的,而且是相互促進的。從這個角度來觀察分析,世界機械加工的技術演變,屬于“質變”性質的至少有四大方面。

  近三十年來世界機械加工領域四大質變中,我國都一直積極參與,并作出了重要貢獻,某些方面甚至已進入了世界前列。

  四大質變表現為:

  智能型生產工具出現

  最近在中共中央政策研究室一次“戰略產業選擇”座談會上,我提出一個觀點,“機床作為生產工具具備智能特性是人類生產工具具有劃時代意義的發展,人類正在迎接一個智能型生產工具時代的到來”,得到了與會的很多同志贊同。

  人類的生產工具由手動發展到具備動力,馬克思認為這是一次人類生產工具的大革命,這種具備動力的生產工具馬克思稱之為“工具機”(即機床)。由于時代的局限性,馬克思沒有可能親身經歷和接觸到人類生產工具具備智能的這一變化。

  而當工具機(機床)具備數控控制功能后,人類的智能型生產工具的雛型才有可能出現,這是人類生產工具新的又一具有劃時代意義的發展。

  數控機床的出現標示機床向智能化發展的萌芽。回溯機床的發展歷史,從1952年第一臺數控機床出現至今50余年,其中包括走向成熟的30年和走向大規模應用的20年,特別是近幾年,陸續出現的機床智能化功能的進一步增添,標志著機床技術在發展道路上的質變。可以說計算機控制技術、網絡技術、軟件功能拓展為機床智能化提供了物質基礎。

  智能型機床尚無全面確切定義,簡單地說,是能對影響加工過程的多種參數及功能作出自我判斷并修正、和自我正確選擇并作出決定方案的機床;即智能型機床能夠監控、診斷、評價、補償和修正在加工過程中出現的各類偏差(如刀具半徑自動檢測、刀具破損檢測、多軸同步差異等),并能提供最優化的加工方案(如調整機床加工時間、工藝路線、選擇最佳加工參數、主軸運行狀況、位置補償、精度修正、熱變形補償等)。最早出現的具有智能控制機床功能特性的,可以追溯到自適應控制電火花加工機床,即根據加工參數變化自我調整電極與工件間的放電間隙,從而取得最佳加工效果。

  最近幾年,日本的山崎馬扎克公司陸續開發了智能主軸振動控制、智能熱屏障、智能防撞屏障、語言提示;日本大隈公司開發了thinc智能數字控制系統等等。說明隨著技術的發展,機床這種生產工具智能化的功能會越來越高級,越來越增多。人類智能型生產工具的發展方興未艾,前景光明。

  加工方法逆向思維的突破

  快速成型(Rapidpro to typing)技術是近二十年來出現的一種加工方法,是加工方法逆向思維的重大突破,是加工原理的巨大變革,與一直沿用至今的傳統“去除材料”(切削、沖剪、切割、磨削)的方法根本不同,快速成型技術實際上是反其道而行之的以“材料堆積成型”或稱之為“材料累加”方法、“增材制造方法”來達到制造工件原型的一種方法。采用復合紙、高聚物質、金屬粉末、高溫合金、復合陶瓷、鑄造型砂等作為加工原材料;利用電熱、激光束、電子束作為能量源,按分層實體制造(LOM)、熔融沉積成型(FDM)、紫外線激光固化(SLA)、激光區域燒結(SLS)等方法來實現原型零件造型,用以加速考核零件設計的正確性與可行性,大大縮短整機開發生產周期,除了應用于制造機械零件原型、型砂制芯,甚至也進入立體藝術品型體塑形和人體醫學仿生件(如骨關節)制造等相關領域。這是計算機科學、新材料科學、新能源科學綜合集成發展的最新產物。我國在這個領域中,有華中科技大學、清華大學、西安交通大學、同濟大學、中科院及上海聯泰、北京瑞科達、武漢濱湖機電技術產業有限公司等國有和民營科研單位及企業積極投入。所開發的產品已進入世界先進行列。投入市場的產品品種繁多,年產幾百臺,技術已出口新加坡。

  機床結構出現革命性變革

  近二十年來世界機床設計出現了革命性的變革,一種“并聯結構”機床出現了,“并聯結構”完全不同于所有傳統機床結構,傳統機床結構是串聯結構,即是按笛卡爾坐標沿三個坐標線方向運動和繞這三個坐標轉動依次串聯疊加起來,形成所需刀具的相對運動軌跡的機床結構,其所有的結構幾何精度誤差、力的傳遞和剛度的損失,都會形成串聯累積而成為致命的薄弱環節。而并聯結構機床,是通過多桿結構在空間同時運動來移動主軸頭實現加工動作,與串聯結構相比,并聯結構具有更為簡化、剛度更高、動態性能(包括精度保證及運動效率)更好等一系列主要優點。

  二十年來,世界范圍內大約有十幾個國家二十多個團隊在從事這方面的研發,其中瑞典TRICEPT公司己供<

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