试论我国机械加工装备的现状与发展分析

林忠民

【摘 要】 本文重心主要放在数控机床及由它组成的制造系统的技术状况及发展形式上，讨论并建立有关如何让它适应多种类、高品质、低成本及拥有快速回应的柔性和符合低碳环保的生产模式的解决方案。同时，对如何能让数控机床适应批量变化、成本低廉以及具有快速响应的柔性和符合环保性等未来生产模式的解决方案进行商讨。

【关键词】 机械加工装备 竞争战略 产品发展 现状分析

引 言

上世纪末，欧美的一些工业强国面对激烈的全球化市场竞争提出了有关制造业的发展策略。1998年，美国以振兴美国制造业为基础，制定了“国家先进制造计划”战略。而从我国制造业的根基和发展来看，并不能和美国一样快速进入全面集成和完全数字化的制造阶段，还应该多关注基本的制造设备及相关技术，通过提升其融合信息化和数字化制造与管理能力，为未来制造提供基础。

一、及时适应当代制造业的机械加工装置的特点

通过数控技术的发展史不难发现：现代数控技术从早期单一发展设备的NC技术转变为NC技术与机床运行管理技术的结合，当前的发展主要是与企业管理和生产过程的信息大量结合，实现了制造过程的改进。它涉及制造系统的优化与重组、生产的管理与调度、工夹刀具管理、记忆优化数据库、CAM与加工仿真、质量管理及现场总线与网络通信等技术，由此使信息化数字控制技术更加先进和全面。

二、数控机床技术的发展形势

数控机床技术的发展形势主要是：精细化、高速化、高效率化、柔性化及智能化，同时也重视集成化、工艺适用性和经济性。大致可分为八个方面：

（一）持续提升经济加工的精确度

数控机床的结构改良、制造与装配的精细化、误差的补偿技术发展及改进加工工艺，使其经济加工的精确度持续提高。我国当前的普通精度加工已经超过上世纪的精密加工水平。

（二）推动全面高速化

高速切削在推动数控机床的全面高速化发展中十分关键，它不但可以提升金属切除率、缩短单件工时，还可以利用高速切削精加工，使加工质量得到明显的提高。所以，切削速度在刀具材料和結构的支持下不断提升，50年内提高了5倍。高速加工的另一特征是由单纯的高速切削转变为全面高速化，既缩短了切削时效，又力求减少辅助时间和技术准备时间，即不仅要加快主轴转速和进给速度，还要加快快移速度和加速度，缩小主轴起制动、刀具自动交换和工件托盘自动交换的时间等来以减少时间，还应通过生产信息集成的管理和规划、CAM等操作来进一步缩短准备时间。在推动加工过程全面、快速发展过程中，电主轴技术、直接驱动技术、高速高精数字化伺服控制技术及制造过程规划与控制技术等起到了至关重要的作用。

（三）复合加工机床促进了新一代高效机床生成

多功能型的复合加工机床简称为复合机床。复合机床主要是指尽量或全部在一台机床上完成从雏形到最后成品的全过程。根据机床的结构功能特点可大致分为两种类型：

1.工艺型。用不同加工方式和复合工艺方式的跨加工复合机床，如车铣和铣车中心、激光铣削加工机床、金属的烧结与镜面的切削复合等。

2.工序复合型。这类机床主要是通过刀具自动交换设备、主双摆铣头和多回转刀架增加工件在一次安装下加工的工序数，比如多面多轴联动的复合加工机床和主副双主轴车削中心等。

增加复合加工功能可以提升工序集中度，既减少了上下料时间，又避免了零件在不同机床上的等待和输送时间。特别是没有组成有效生产线的情况下，等待时间会远远超出工作时间，延长了零件的生产周期。

复合数控机床的工艺适用性优良，减少了制品的保存和运输时间，使准时制造得到了有力支持。复合数控机床的出现可能会在功能方面淡化功能界限，但它也表现出多样性的创新结构。

（四）出现了工艺适用性的专门化数控机床

机械产品在不断改善性能的同时，其零件也表现出多样性，无法用几种标准的机床结构来满足工艺要求。机床的创新，避免机床不能发挥其最大优势，也防止出现功能冗余。这种结构形势主要体现的是机械产品对客户的要求的强适应性，尤其是垂直放置一些五轴联动铣床、车制造业高效多件加工的双主轴头加工中心等批量生产的飞机大型构件，用户会更希望有最佳工艺适用性的专门化数控机床。

（五）数字制造化的技术支撑是智能化和集成化

上世纪30年代的自动化制造技术以流水线为核心，50年代的柔性制造技术以数控技术为核心，80年代集成制造技术以信息技术为核心，21世纪初的数字制造技术核心为虚拟技术。信息技术与传统机床的结合，使机床的方向发展变为数字化、智能化。数字化制造设备、生产线增多；加工精度、制造成形的效率提高也可以利用智能技术来实现。

（六）发展各种制造系统

柔性的制造系统和单元是一种具有高效生产效率的多种类自动化生产系统。因为用户出现了多种类的生产要求，如自动线的柔性化，所以相关企业制造了用数控机床构建的柔性生产线，推动了数控机床的发展进程。

三、我国数控机床现况与对策

上世纪80年代起，我国机床制造产业的发展一直有所起伏，但是对数控技术和机床一直都非常重视，企业生产的一些普及型机床的性能和可靠性已经具有很强的市场竞争力。但是在中、高档的数控机床功能方面，与国外一些先进产品及技术发展趋势，仍存在较大差距，大部分处于技术跟踪阶段。

根据这一事实，为了尽快振兴我国的机床制造产业，应该加强数控机床各方面的研究和发展。一方面要以高速化为先导，提升数控机床的各方面性能，然后再推进mm工程，研发制造更加高效精密的数控机床和复合型加工数控机床，另一方面应该发展网络化制造单元，发展新一代制造系统，开展可靠性设计，推动企业制造能力。

结束语

数控机床的加工精度依据市场要求持续升高，也要注意精度与高速、高效及经济性的协调统一发展，要采取简约的结构设计、重视选购高品质配套件、严格控制质量，发展人机友好的操作界面及加强修护重视维修故障分析，将有利于数控机床可靠性的增长。