近三十年來世界制造技術(shù)與裝備領(lǐng)域四大質(zhì)變,我國都一直積極參與,并作出了重要推動與貢獻,某些方面甚至已進入了世界前列 。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)展是近三十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”,得到了與會的很多同志贊同。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,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(dāng)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(biāo)示機床向智能化發(fā)展的萌芽?;厮輽C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,陸續(xù)出現(xiàn)的機床智能化功能的進一步增添,標(biāo)志著機床技術(shù)在發(fā)展道路上的質(zhì)變??梢哉f計算機控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件功能拓展為機床智能化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
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(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床;即智能型機床能夠監(jiān)控、診斷、評價、補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)整機床加工時間、工藝路線、選擇最佳加工參數(shù)、主軸運行狀況、位置補償、精度修正、熱變形補償?shù)龋?。最早出現(xiàn)的具有智能控制機床功能特性的,可以追溯到自適應(yīng)控制電火花加工機床,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(我國己有這類產(chǎn)品)。
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象,計算機控制”材料添加”而快速制成實體).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)原型零件造型,用以加速考核零件設(shè)計的正確性與可行性,大大縮短整機開發(fā)生產(chǎn)周期,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(xué)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(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)、同濟大學(xué)、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
近二十年來世界機床設(shè)計出現(xiàn)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(biāo)沿三個坐標(biāo)線方向運動和繞這三個坐標(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.二十年來,世界范圍內(nèi)大約有十幾個國家二十<