機械加工領(lǐng)域三十年來的四大變化

wxycqp · 發(fā)表于 2009-6-8 18:29:17

關(guān)心我國機械加工領(lǐng)域的技術(shù)進步，勢必要聯(lián)系世界范圍內(nèi)的發(fā)展，因為技術(shù)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(shù)演變，屬于“質(zhì)變”性質(zhì)的至少有四大方面，而其他屬于“量變”（或稱”漸變”）的，還可以列述更多。所謂“質(zhì)變”是指：其一，創(chuàng)新思維與傳統(tǒng)的“量變”有根本的區(qū)別；其二，所依托的物質(zhì)載體與常規(guī)的相比在原理上有本質(zhì)的差異；其三，在人類的生產(chǎn)活動中所形成的效益與影響更為廣泛而深遠。
四大質(zhì)變表現(xiàn)為：

一、人類智能型生產(chǎn)工具出現(xiàn)

智能型生產(chǎn)工具的發(fā)展是近30年來的一個重要的發(fā)展動態(tài)。最近，在中南海中共中央政策研究室一次“戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)選擇”座談會上，我提出一個觀點：“機床作為生產(chǎn)工具具備智能特性是人類生產(chǎn)工具具有劃時代意義的發(fā)展，人類正在迎接一個智能型生產(chǎn)工具時代的到來”，得到了與會很多同志的贊同。馬克思在經(jīng)典著作中論述人類歷史發(fā)展階段劃分時指出：歷史發(fā)展階段是以人類采用什么生產(chǎn)工具及相應(yīng)的生產(chǎn)方法來劃分的，所以分成石器時代、鐵器時代等。推動歷史發(fā)展，生產(chǎn)工具的變革是最積極、最首要的因素。人類的生產(chǎn)工具由手動發(fā)展到具備動力，馬克思認為這是一次人類生產(chǎn)工具的大革命。這種具備動力的生產(chǎn)工具馬克思稱之為“工具機”（即機床），這一名稱在《資本論》巨著中出現(xiàn)過兩次。由于時代的局限性，馬克思沒有可能親身經(jīng)歷和接觸到人類生產(chǎn)工具具備智能的這一變化。而當工具機（機床）具備數(shù)控控制功能后，人類的智能型生產(chǎn)工具的雛型才有可能出現(xiàn)，這是人類生產(chǎn)工具新的又一具有劃時代意義的發(fā)展。

數(shù)控機床的出現(xiàn)標示了機床向智能化發(fā)展的萌芽。回溯機床的發(fā)展歷史，從1952年第一臺數(shù)控機床出現(xiàn)至今50余年，其中包括走向成熟的30年和走向大規(guī)模應(yīng)用的20年，特別是近幾年，機床智能化功能的進一步陸續(xù)增添，標志著機床技術(shù)在發(fā)展道路上的質(zhì)變。可以說，計算機控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件功能的拓展為機床智能化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

最近幾年，日本的山崎馬扎克公司陸續(xù)開發(fā)了智能主軸振動控制、智能熱屏障、智能防撞屏障、語言提示等功能；日本大隈公司開發(fā)了thinc智能數(shù)字控制系統(tǒng)等等。說明隨著技術(shù)的發(fā)展，機床這種生產(chǎn)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(chǎn)工具的發(fā)展方興未艾，前景光明。

二、加工方法逆向思維的突破是機械加工領(lǐng)域重要質(zhì)變之一

快速成型（Rapid  prototyping）技術(shù)是近20年來出現(xiàn)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(tǒng)“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(shù)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（即將設(shè)計構(gòu)思通過計算機二維或三維成像，計算機控制“材料添加”而快速制成實體）。采用復合紙、高聚物質(zhì)、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(qū)域燒結(jié)（SLS）等方法來實現(xiàn)原型工件造型，除了應(yīng)用于制造機械零件原型、型砂制芯，甚至也進入立體藝術(shù)品型體塑形和人體醫(yī)學仿生件（如骨關(guān)節(jié)）制造等相關(guān)領(lǐng)域。這是計算機科學、新材料科學、新能源科學綜合集成發(fā)展的最新產(chǎn)物。我國在這個領(lǐng)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(lián)泰、北京瑞科達、武漢濱湖機電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司等國有和民營科研單位及企業(yè)積極投入。所開發(fā)的產(chǎn)品已進入世界先進行列，投入市場的產(chǎn)品品種繁多，年產(chǎn)幾百臺，技術(shù)已出口新加坡。
三、機床結(jié)構(gòu)出現(xiàn)革命性變革
近20年來世界機床設(shè)計出了革命性的變革，一種“并聯(lián)結(jié)構(gòu)”機床出現(xiàn)了，“并聯(lián)結(jié)構(gòu)”完全不同于所有傳統(tǒng)機床結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)機床結(jié)構(gòu)是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)動依次串聯(lián)疊加起來，形成所需刀具的相對運動軌跡的機床結(jié)構(gòu)，其所有的結(jié)構(gòu)幾何精度誤差、力的傳遞和剛度的損失，都會形成串聯(lián)累積而成為致命的薄弱環(huán)節(jié)。而并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床是通過多桿結(jié)構(gòu)在空間同時運動來移動主軸頭實現(xiàn)加工動作，與串聯(lián)結(jié)構(gòu)相比，并聯(lián)結(jié)構(gòu)具有更為簡化、剛度更高、動態(tài)性能（包括精度保證及運動效率）更好等一系列主要優(yōu)點。20年來，世界范圍內(nèi)大約有十幾個國家20多個團隊在從事這方面的研發(fā)，其中瑞典TRICEPT公司己供應(yīng)商品400余臺，廣泛應(yīng)用于空客、波音及通用汽車公司和卡特彼勒大型工程機械廠。另外，若干團隊都曾經(jīng)分別展出試制品，近幾年雖然缺少進一步報道，但并未停步。據(jù)作者與其中某些團隊并聯(lián)機床模型
  因此，為了迅速擴大使用領(lǐng)域，除了供應(yīng)“并聯(lián)結(jié)構(gòu)通用性機床”產(chǎn)品外，還應(yīng)當把“并聯(lián)結(jié)構(gòu)制造廠”（如哈量）提供并聯(lián)結(jié)構(gòu)部分與用戶行業(yè)裝備制造廠（如汽車、機車、工程機械、航空行業(yè)專業(yè)工藝裝備廠）提供不同類型基座或移動框架，以及和對開發(fā)專用裝備有意愿的機床廠結(jié)合起來，有針對性地擴大這類機床產(chǎn)品的銷售市場。
四、工具概念的變異進一步開拓了人類的視野
傳統(tǒng)的機械加工工藝體系一般是由機床－工具－（夾具）－工件組成，而工具環(huán)節(jié)按傳統(tǒng)的分類無非是車刀、銑刀、鏜刀、鉆頭、拉刀、砂輪、沖模、壓模之類。
而所有這些工具（又可稱之為執(zhí)行加工功能的載體）無非都是具有一定硬度的實體，如高速鋼、工具鋼、硬質(zhì)合金、立方氮化硼、鉆石等材料制成的工具（用來達到所謂以“硬”克“硬”）。后來氧炔高溫切割方法出現(xiàn)了，電能源的放電加工方法（電火花加工、線電極切割）、電化學加工方法、各種生活污水處理設(shè)備，無閥過濾器，環(huán)保配件價格優(yōu)惠，焊管、冷卻器、油缸缸筒、液壓油缸、橡膠機械、橡塑機械、叉車、噴塑、汽車空調(diào)壓縮機、結(jié)晶器銅管總成、護欄、除塵設(shè)備、金剛石鉆頭、精密鋼管、無縫鋼管、土工格柵、橡塑保溫、接線端子、輸送機保護、防爆燈、液壓件、耐腐泵、拋丸機、油缸、液壓缸、活塞桿、點焊機、對焊機、保護膜、電腦剝線機、MBR膜生物反應(yīng)器、電子包裝袋激光加工方法、電子束加工方法、離子注入法和電解加工方法陸續(xù)出現(xiàn)，直到近年，屬于“冷能源”、“軟介質(zhì)”的高壓水射流（俗稱“水刀”）加工方法以嶄新姿態(tài)登場（用于金屬板材、塑料、橡膠切割加工），配合多坐標數(shù)控技術(shù)在汽車工業(yè)新產(chǎn)品試制（如覆蓋件、內(nèi)飾件切邊）中可以大大縮短周期，小型件切割用途更是十分廣泛。我國己有南京水刀有限公司和南京工藝裝備制造有限公司等向市場提供產(chǎn)品。高壓水射流（水刀）加工在其他應(yīng)用領(lǐng)域（管道空間聯(lián)結(jié)部位加工等）正在迅速拓展。這種以“軟”克“硬” 的加工工具的出現(xiàn)令人眼花繚亂、應(yīng)接不暇。

機械加工領(lǐng)域的進步屬于“量變”或稱之為“漸變”的還有很多很多，例如，加工精度的提升，幾乎每10年就提升一個數(shù)量級，亞微米、納米加工不斷升級等等，不勝枚舉。

趁此文結(jié)束之際，不妨再預報一類“漸變”（或稱為量變）跨度比較大的頗有興味的新機床品種，即筆者從瑞典向國內(nèi)引進技術(shù)的“Transflex”型機床（預計2009年初在中國即將以首先投產(chǎn)的新產(chǎn)品在市場上亮相，也是世界范圍內(nèi)第一次亮相）。Transflex顧名思義包含Transferline（剛性傳送生產(chǎn)線）和Flexible line（柔性生產(chǎn)線）兩種涵義，實際的確如是具備兩者基因。它的原理是由多種動力頭仍按生產(chǎn)線布局，但執(zhí)行加工的出場先后或動作由數(shù)控系統(tǒng)控制，而夾持工件則由懸掛式機械手執(zhí)行。比較新奇的是：它的機械手在動力頭上方，朝下夾持工件沿橋式導軌及垂直滑枕作三坐標移動和兩個旋轉(zhuǎn)坐標轉(zhuǎn)動（見圖2），這種機械手比傳統(tǒng)的多關(guān)節(jié)機械手夾持工件剛性更好，精度更高，除了替代傳送生產(chǎn)線的步進式傳送機構(gòu)（它的遞送速度較慢、可調(diào)性較差），而且增添具備步進傳送機構(gòu)所不具備的兩個旋轉(zhuǎn)坐標動作，機械手由數(shù)控系統(tǒng)指揮“喂送”工件（這就是突出特點所在）到不同工位的動力頭，與動力頭上所裝刀具動作配合，完成每道工序。顯而易見，這種Transflex機床結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，節(jié)省輔助時間，可適應(yīng)加工部位更為復雜的工件，是一值得關(guān)注的機床“另類”。

wangyou · 發(fā)表于 2009-7-19 14:39:58

茅塞頓開!好帖!

掃街 · 發(fā)表于 2009-7-19 17:55:07

瑞典的那個機床被形象地稱為：十軸聯(lián)動機床

liuyu3 · 發(fā)表于 2009-7-25 09:06:16

好帖!學習了

collagen · 發(fā)表于 2009-7-27 17:19:19

確實很不錯哦，這個版主把握的度很好
多謝版主分享了，多年來，機械加工領(lǐng)域變化真的很快
支持版主觀點，贊個
　　纏繞機是用柔性的包裝材料,全部或部分地將包裝物裹包起來的包裝機.按照包裝物被包裹程度可以分為：
　　1、全裹式纏繞機.包括扭結(jié)式、覆蓋式、貼體式、接縫式等纏繞機.
　　2、半裹式纏繞機.包括折疊式、收縮式、拉伸式、纏繞式等裹機.
　　纏繞機按照結(jié)構(gòu)可以分為：“托盤纏繞機，無托盤纏繞機，水平纏繞機，懸臂纏繞機，纏繞機，環(huán)行纏繞機，滾筒纏繞機，鋼帶纏繞機”。
　　纏繞機按照機械自動分類：全自動纏繞機，半自動纏繞機，手動纏繞機
　　纏繞機按膜架結(jié)構(gòu)形式可分為預拉伸、阻拉伸和機械預拉伸纏繞機。
　　目前市場主流產(chǎn)品為“托盤纏繞包裝機，無托盤纏繞機，預拉伸纏繞機”。
為適應(yīng)貨物集裝化儲存、運輸及機械話裝卸作業(yè)的纏繞機包裝要求，設(shè)計制造了FY2000托盤式、壓頂式、阻拉型、預拉型薄膜纏繞機系列產(chǎn)品，廣泛使用與外貿(mào)出口、食品飲料、制灌、造紙、染料、塑膠化工、玻璃陶瓷、機S電鑄件等產(chǎn)品的集裝成本，提高生產(chǎn)效率，又能防止貨物在數(shù)控車床搬運過程的損壞，并起到防塵，防潮及保潔作用。

bordge · 發(fā)表于 2009-8-3 11:55:28

好帖!學習了

風追云 · 發(fā)表于 2009-8-3 12:29:21

總結(jié)得好。為什么回帖的人這么少呢？

jieluo100 · 發(fā)表于 2009-9-12 16:58:04

好貼！學習了！！

hanyting · 發(fā)表于 2009-11-1 20:41:26

好貼！學習了！！

無其超群 · 發(fā)表于 2010-9-15 18:28:23

樓主總結(jié)的非常好，我會學習的。

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