【中國機床商務(wù)網(wǎng)】導讀：本文通過對多因素促成的第三次工業(yè)革命進行探源，從而對新的時代環(huán)境給機床制造技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用所帶來的影響進行梳理，并對未來機床發(fā)展提出新的展望。
　　
　　21世紀，人類正式進入了第三次工業(yè)革命時代。作為現(xiàn)代*制造業(yè)的重要一員，機床制造業(yè)同樣與時俱進，發(fā)生著日新月異的變化。

　　能源與通信交匯爆發(fā)工業(yè)革命
　　
　　繼蒸汽機誕生與廉價報紙發(fā)行進行交匯的*次工業(yè)革命，以及、電報的發(fā)明與電力工業(yè)引發(fā)交匯的第二次工業(yè)革命之后，互聯(lián)網(wǎng)計算機通信技術(shù)與新能源的交匯引發(fā)了第三次工業(yè)革命。這場革命是從21世紀初開始，首先由德國引發(fā)，預(yù)計從目前開始，還有25-35年的儲備期，屆時嶄新一輪蜂擁而至的工業(yè)革命將會不斷蓬勃而出。
　　
　　我們不難發(fā)現(xiàn)，大量資源被消耗；石油開采跟不上中、印等發(fā)展中國家的需求；廢氣及煙塵排放所造成的空氣污染；廢水及有害物質(zhì)排放所造成的江河湖海水質(zhì)污染；無節(jié)制的城鎮(zhèn)化，農(nóng)田占用、森林砍伐等因素造成的生態(tài)環(huán)境破壞；以及勞動力成本不斷上升等等，都是爆發(fā)第三次工業(yè)革命的緣由。
　　
　　第三次工業(yè)革命對機床制造技術(shù)的影響
　　
　　受第三次工業(yè)革命帶來的影響，機床制造技術(shù)相繼注重節(jié)能、環(huán)保、綠色等方面的研發(fā)，而、高速、高精度等始終是機床工業(yè)所追求的目標。這些精華的匯集，譜寫出了機床革命的前奏。我們不妨將這些成果集中加以梳理一下。
　　
　　機床的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新
　　
　　并聯(lián)機床的發(fā)明
　　
　　上世紀末美國G&L公司在芝加哥機床展上，亮相了并聯(lián)機床的雛形，那是六條腿的測量平臺，由此機床從傳統(tǒng)的C型傳動鏈結(jié)構(gòu)向并聯(lián)運動發(fā)展變成一種趨勢。
　　
　　所謂并聯(lián)機床，就是以空間并聯(lián)機構(gòu)為基礎(chǔ)，以數(shù)控軟件代替部分硬件、以電子裝置及元器件代替部分機械裝置，并通過改變桁架桿的長度及移動支點位置，來迅速實現(xiàn)刀具與工件的相對位置變動，從而打破了傳統(tǒng)機床以直角坐標系為基礎(chǔ)的串聯(lián)運動學原理。
　　
　　并聯(lián)機床因其剛性差等弱點，正朝串并聯(lián)相結(jié)合方向發(fā)展，中國清華大學、哈量、長征機床等單位在這方面的研發(fā)居地位。
　　
　　倒置立車的發(fā)明
　　
　　德國EMAG公司繼而發(fā)明的倒置立車，特別適宜于對輕型回轉(zhuǎn)體零件的大批量加工。隨即，倒立加工中心、倒立復(fù)合加工中心及倒立焊接機床等新穎機種應(yīng)運而生。

　　
　　加工工藝的創(chuàng)新
　　
　　復(fù)合加工
　　
　　復(fù)合加工機床與技術(shù)毋庸置疑是大規(guī)模工件加工廠商的福星，這是因為工藝的集成使工件中間閑置時間大為減少，所以在生產(chǎn)全過程中節(jié)拍時間相較傳統(tǒng)設(shè)備得以顯著縮短；可節(jié)省購置多臺機床的固定資產(chǎn)投入；減少了倉庫使用面積，降低倉儲費用；縮短換裝時間。
　　
　　上世紀90年代中期，奧地利WFL發(fā)明了車銑復(fù)合加工中心。而日本MAZAK公司則認為DoneInOne是數(shù)控機床發(fā)展的方向，也就是在一臺機床上能完成所有工序加工。

　　
　　激光加工
　　
　　伴隨著激光切削與激光成型技術(shù)的不斷發(fā)展，DMG公司的DML40SL，可以把CAD圖紙直接輸入加工。三個直線軸、兩個偏轉(zhuǎn)鏡回轉(zhuǎn)軸和一個聚焦軸。激光束以小于200的角度范圍射入工件表面，進行加工。
　　
　　而激光脈動方式Y(jié)AG，激光功率100W，激光束直徑Φ0.04~0.1mm，金屬切除率為25mm3/min。
　　
　　超聲波振動加工
　　
　　由工業(yè)金剛石顆粒制成的特殊銑刀、鉆頭或砂輪，通過20,000次/s的超聲波振動高頻敲擊，對超硬材料進行精密加工。
　　
　　機床主軸轉(zhuǎn)速6,000r/min，驅(qū)動功率10kW，主軸高頻振動功率1.5kW。
　　
　　水切割
　　
　　水刀就是將普通水經(jīng)過一個超高壓加壓器，加壓至380Mpa（55,000psi）或更高壓力，然后通過一個細小的噴嘴（其直徑為Φ0.01-Φ0.04mm），可產(chǎn)生一道速度為915m/s（約音速的3倍）的水箭，來進行切割。水刀分為兩種類型：純水水刀及加砂水刀。

　　
　　柔性制造（FMS）
　　
　　對FMS的剖析，應(yīng)該偏重于總控系統(tǒng)、運輸小車、交換托盤庫以及清洗機等，機床（主要是臥加）只是加工零件的單元之一。因為由機器人學演繹和發(fā)展而來的FMS，主要功能不僅要考驗加工單元的自適應(yīng)能力，更要照顧到工作站周圍移動物體能力及響應(yīng)遙感數(shù)據(jù)的能力等等。
　　
　　智能制造
　　
　　智能化是*制造技術(shù)的重要組成部分之一，它集信息技術(shù)、光電技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)等為一體，推動著機床制造的不斷進步。MAZAK、OKUMA等日本公司，在這方面的研發(fā)己取得多項。作為系統(tǒng)供應(yīng)商，德國海德漢公司在他們的軟件中，有集成的自適應(yīng)進給控制功能（AFC：AdaptiveFeedControl）、自動校準和優(yōu)化機床精度（KinematicOpt）及智能顫紋控制（ACC：ActiveChatterControl）等供用戶選擇。
　　
　　當今機床一般均裝有熱變形控制系統(tǒng)，以保證機床的穩(wěn)定工作精度。像日本安田公司，他們開發(fā)的高精度臥式坐標加工中心，就帶有“機體溫度控制裝置”，至于防撞功能則更是千變?nèi)f化、層出不窮。
　　
　　瑞士GF阿奇夏米爾集團智能加工，一切都是圍繞提高工藝水平所進行的。他們的米克朗系列智能加工模塊可以幫助用戶控制銑削工藝，以獲得更高的性能、更高的質(zhì)量和安全性。
　　
　　微納制造
　　
　　上海機床廠有限公司自主創(chuàng)新研發(fā)的納米磨床，主要應(yīng)用于超硬脆性、超硬合金、模具鋼、無電解鍍層鎳等材料的微小機電光學零部件的納米級精度磨削加工。加工范圍：非球曲面口徑<φ10mm，定位精度≦0.1μm（100nm），重復(fù)定位精度≦0.05μm（50nm），表面粗糙度Ra<0.01μm（10nm），具備在線測量補償加工、砂輪在機修整和在線修銳功能。
　　
　　兩個革命性的舉措
　　
　　3D打印
　　
　　3D打印在第三次工業(yè)革命中應(yīng)運而生，是一種制造業(yè)的新穎加工方式。增材制造能加工出高精度、復(fù)雜型面的金屬與非金屬零件。這種精密加工方式能避免刀具干涉，并能加工激光束被遮擋的照射部位。
　　
　　3D打印技術(shù)有很多種，大致有激光粉末成型法、熔融塑料成型法、光敏樹脂成型法等幾種，技術(shù)原理是無論何種成型法，都是采取原料加層方法形成3D物體，每次打印一層材料只有0.1-0.2mm厚，與二維打印機相比，3D打印機多了一維，即Z軸，通過X-Y-Z軸的運動，將原料逐層堆積而成，如熔融塑料成型法，噴嘴噴出熔融的塑料絲，承物平臺作三維運動，即可堆積出3D實物（等于一層層粘上去）。
　　
　　液氮冷凍加工
　　
　　MAG公司開發(fā)了一套顛覆傳統(tǒng)方法的切削冷卻系統(tǒng)——“超低溫液氮冷卻切削技術(shù)”，成為機床行業(yè)革命性的創(chuàng)新。MAG亞太區(qū)總裁李黎表示，“這一技術(shù)的推廣使用將對機床和刀具行業(yè)產(chǎn)生革命性的沖擊，和高壽命將使機床和刀具的消費量降低，同時降低地球資源的消耗”。
　　
　　切削加工中的切削熱而導致刀具加工超硬材料時磨損快，刀具消耗量大，刀具消耗成本甚至超過機床的成本。而超低溫液氮冷卻切削技術(shù)的推出，可以實現(xiàn)通過主軸中心和刀柄中心在刀片切削刃部的微孔中打出液氮，刀具切削產(chǎn)生的熱量被液氮氣化（液氮的沸點為-320℃）的瞬間帶走，尤其是在超硬材料加工和復(fù)合材料加工上會有更好的效果，切削速度可以大大提高，刀具壽命也可以大大延長。
　　
　　據(jù)MAG幾年來的切削試驗統(tǒng)計，在對鈦、鎳基合金、球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵等難切削材料進行加工時，金屬去除率平均可以提高3倍，刀具壽命平均可以延長2倍，這就意味著一臺機床可以當3臺機床使用，一個刀片可以當兩個刀片使用，大大節(jié)省設(shè)備、場地、人員的使用和刀具、能源的消耗。
　　
　　該技術(shù)對環(huán)境友好。通常金屬切削冷卻的手段是使用冷卻液或冷卻油，而冷卻液或冷卻油不僅污染環(huán)境需要回收處理，且油霧處理不好甚至出現(xiàn)燃燒起火等不安全狀況，而氮氣是安全氣體，自然排放到空氣中沒有任何污染，也不需回收。
　　
　　未來機床展望
　　
　　令人費解的纏繞機
　　
　　針對碳纖維之類材料的零件，可用纏繞方式進行加工。
　　
　　軌道銑磨車
　　
　　機床也可是行駛中的列車，其前面車輪是銑刀盤，把損壞的路軌銑平；其后輪是砂輪，把銑平的路軌磨光。
　　
　　大隈口號及MAZAK模型
　　
　　日本大隈提出，未來機床發(fā)展方向應(yīng)該是：SPACECENTER具有高速（SPEED）、（POWER）、高精度（ACCURACY）、通訊（COMMUNICATION）、環(huán)保（ECOLOGY）等特點。
　　
　　而MAZAK建立未來機床模型且為：主軸轉(zhuǎn)速100,000r/min，加速度8g，切削速度2馬赫，同步換刀，干切削，集車、銑、激光加工、磨、測量于一體。
　　
　　不盡長江滾滾流，后浪永遠推前浪。處于第三次工業(yè)革命時期的*制造技術(shù)，它的發(fā)展速度，它的變更周期，會比歷*任何時期要來得快，故而新時代的數(shù)控機床發(fā)展，將使我們目不暇接，并推動著社會發(fā)展的不斷進步。

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