美國機(jī)床工業(yè)起步比英國要晚50年,但在制造技術(shù)方面很快就超過了英國,躍居世界首位。1896年福特制造出第一輛汽車,為配合汽車大量生產(chǎn),格里森公司研制了一整套用于齒輪加工、測量的設(shè)備和刀具,其他公司也研制出許多新型高效的自動(dòng)化機(jī)床。1934年研制出世界上第一條組合機(jī)床自動(dòng)線。1948年建立了世界上第一條年產(chǎn)3000萬套軸承的自動(dòng)線,使汽車產(chǎn)量迅速提高,1950年汽車產(chǎn)量達(dá)到800萬輛(相比2000年中國汽車產(chǎn)量為207萬輛)。從此,美國機(jī)床工業(yè)迅猛發(fā)展,在機(jī)床技術(shù)先進(jìn)性、產(chǎn)量、生產(chǎn)規(guī)模上,長期居世界首位。雖然在20世紀(jì)80年代中期,美國經(jīng)濟(jì)衰退,機(jī)床工業(yè)一度陷入頹勢,被日本、德國先后趕超,但很快由政府采取措施扭轉(zhuǎn)了局面。
目前,美國機(jī)床制造業(yè)在高效自動(dòng)化機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線、NC機(jī)床、FMS等機(jī)床技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)上仍處于世界領(lǐng)先地位。主要分布于中西部和東北部各州,主要消費(fèi)用戶是汽車制造業(yè)、航空工業(yè)、建筑業(yè)和醫(yī)療設(shè)備制造業(yè)等。
美國的機(jī)床技術(shù)之所以能夠在世界上保持長期領(lǐng)先,政府在引導(dǎo)加強(qiáng)研發(fā)和不斷創(chuàng)新方面起到了至關(guān)重要的作用。主要表現(xiàn)在:
首先,對方向性重大科研課題定出計(jì)劃、措施并提供充足經(jīng)費(fèi)。例如為NC機(jī)床的研究開發(fā)提供大量經(jīng)費(fèi)。為新一代NC系統(tǒng)的研發(fā)提供1億美元經(jīng)費(fèi)。
其次,組織引導(dǎo)有關(guān)科研單位和企業(yè)間的科研合作。例如:新一代NC系統(tǒng)的研發(fā),由全美制造科學(xué)中心與美國空軍協(xié)作開發(fā);CIM的研制,政府組織通用汽車公司、波音飛機(jī)公司以及有關(guān)機(jī)床工業(yè)公司共同研發(fā)。
再次,新產(chǎn)品開發(fā)出來后,組織訂貨推廣使用,同時(shí)加速推進(jìn)科研進(jìn)一步深化。例如:1952年麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)NC銑床后,馬上組織軍工部門訂貨100臺(tái)用于生產(chǎn),并不斷改進(jìn),從而加速NC機(jī)床技術(shù)不斷提高。又如:1994年美國G&L公司研制出世界上第一臺(tái)VARLA4并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床后,及時(shí)組織有關(guān)大學(xué)研究分析并在企業(yè)中使用,以便在技術(shù)上進(jìn)一步提高。
由于美國缺乏熟練工人以及工人工資相對較高,機(jī)床用戶要求機(jī)床制造廠家的機(jī)床使用性能更具有靈活性并可反復(fù)編程,以減少對熟練工人的需求。由于汽車行業(yè)的競爭越來越激烈,汽車型號(hào)更新周期也越來越短,汽車行業(yè)要求機(jī)床的性能靈活、使用范圍廣、調(diào)試周期短,以適應(yīng)汽車生產(chǎn)批量少、更新?lián)Q代快的要求。美國航空業(yè)、汽車業(yè)和模具制造業(yè)對高速機(jī)床的需求在不斷增加。由于環(huán)保的原因,許多客戶要求機(jī)床減少冷卻液的使用量。以上種種情況表明,科技進(jìn)步是影響美國機(jī)床工業(yè)發(fā)展的主要因素。
比如目前電子化、高速化、精密化成為了美國機(jī)床業(yè)發(fā)展的主流:如美國企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)企業(yè)對企業(yè)的服務(wù),有效整合供應(yīng)商與客戶的采購和存貨系統(tǒng);大型汽車公司(通用、福特、戴姆勒/克萊斯勒)和航天航空公司(波音、洛克希德)都通過這種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在全球范圍內(nèi)與相關(guān)體系同步設(shè)計(jì)開發(fā);機(jī)床業(yè)的制造過程管理、遠(yuǎn)端監(jiān)控、故障排除和售后服務(wù)日漸普及;銑床主軸采用液壓軸承模具,運(yùn)用非接觸式取代滾珠軸承;線性馬達(dá)擺脫應(yīng)用限制,進(jìn)入商品化。
著眼未來,美國機(jī)床制造有以下明顯的發(fā)展趨勢:
一、追求具有更高加工效率的機(jī)床。因?yàn)樘岣邫C(jī)床的效率就等于縮短零件的加工周期,縮短加工周期有兩條途徑,一條途徑是提高切削速度,即提高主軸轉(zhuǎn)速。目前車床和車削中心的主軸轉(zhuǎn)速都在8000r/min以上,加工中心的主軸轉(zhuǎn)速一般都在15000~20000r/min,還有40000r/min和60000r/min的。同樣,送給速度也有大幅度提高,可達(dá)20m/min,甚至60m/min。隨著切削速度的增加,機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛性和動(dòng)態(tài)特性都有明顯提高,高速主軸和刀具系統(tǒng)的動(dòng)平衡設(shè)計(jì)也獲得相應(yīng)提高;另一條途徑是減少非加工時(shí)間。因?yàn)樵诹慵庸み^程中有大量的無用時(shí)間消耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)