關(guān)心我國機(jī)械加工領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步,勢必要聯(lián)系世界范圍的發(fā)展。因?yàn)榧夹g(shù)與科學(xué)是沒有國界的,而且是相互促進(jìn)的。從這個角度來觀察分析,世界機(jī)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。
近三十年來世界機(jī)械加工領(lǐng)域四大質(zhì)變中,我國都一直積極參與,并作出了重要貢獻(xiàn),某些方面甚至已進(jìn)入了世界前列。
四大質(zhì)變表現(xiàn)為:
智能型生產(chǎn)工具出現(xiàn)
最近在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(diǎn),“機(jī)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(shí)代意義的發(fā)展,人類正在迎接一個智能型生產(chǎn)工具時(shí)代的到來”,得到了與會的很多同志贊同。
人類的生產(chǎn)工具由手動發(fā)展到具備動力,馬克思認(rèn)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(jī)”(即機(jī)床)。由于時(shí)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(dāng)工具機(jī)(機(jī)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(shí)代意義的發(fā)展。
數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)標(biāo)示機(jī)床向智能化發(fā)展的萌芽?;厮輽C(jī)床的發(fā)展歷史,從1952年第一臺數(shù)控機(jī)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,陸續(xù)出現(xiàn)的機(jī)床智能化功能的進(jìn)一步增添,標(biāo)志著機(jī)床技術(shù)在發(fā)展道路上的質(zhì)變。可以說計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件功能拓展為機(jī)床智能化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
智能型機(jī)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(shù)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(jī)床;即智能型機(jī)床能夠監(jiān)控、診斷、評價(jià)、補(bǔ)償和修正在加工過程中出現(xiàn)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(yōu)化的加工方案(如調(diào)整機(jī)床加工時(shí)間、工藝路線、選擇最佳加工參數(shù)、主軸運(yùn)行狀況、位置補(bǔ)償、精度修正、熱變形補(bǔ)償?shù)龋W钤绯霈F(xiàn)的具有智能控制機(jī)床功能特性的,可以追溯到自適應(yīng)控制電火花加工機(jī)床,即根據(jù)加工參數(shù)變化自我調(diào)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(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;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(jī)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。
加工方法逆向思維的突破
快速成型(Rapidpro to typing)技術(shù)是近二十年來出現(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(shí)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(dá)到制造工件原型的一種方法。采用復(fù)合紙、高聚物質(zhì)、金屬粉末、高溫合金、復(fù)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(shí)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(shí)現(xiàn)原型零件造型,用以加速考核零件設(shè)計(jì)的正確性與可行性,大大縮短整機(jī)開發(fā)生產(chǎn)周期,除了應(yīng)用于制造機(jī)械零件原型、型砂制芯,甚至也進(jìn)入立體藝術(shù)品型體塑形和人體醫(yī)學(xué)仿生件(如骨關(guān)節(jié))制造等相關(guān)領(lǐng)域。這是計(jì)算機(jī)科學(xué)、新材料科學(xué)、新能源科學(xué)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(xué)、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中科院及上海聯(lián)泰、北京瑞科達(dá)、武漢濱湖機(jī)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(jìn)入世界先進(jìn)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。
機(jī)床結(jié)構(gòu)出現(xiàn)革命性變革
近二十年來世界機(jī)床設(shè)計(jì)出現(xiàn)了革命性的變革,一種“并聯(lián)結(jié)構(gòu)”機(jī)床出現(xiàn)了,“并聯(lián)結(jié)構(gòu)”完全不同于所有傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)是串聯(lián)結(jié)構(gòu),即是按笛卡爾坐標(biāo)沿三個坐標(biāo)線方向運(yùn)動和繞這三個坐標(biāo)轉(zhuǎn)動依次串聯(lián)疊加起來,形成所需刀具的相對運(yùn)動軌跡的機(jī)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(jī)床,是通過多桿結(jié)構(gòu)在空間同時(shí)運(yùn)動來移動主軸頭實(shí)現(xiàn)加工動作,與串聯(lián)