現(xiàn)代先進(jìn)機(jī)械在加工工藝與制造技術(shù)的應(yīng)用

吳峰

【摘 要】隨著社會的發(fā)展，機(jī)械在人們的社會生產(chǎn)，日常生活中隨處可見，它已逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣a(chǎn)中必不可少的一部分。它的出現(xiàn)改善了人們的生活，提高了社會化大生產(chǎn)的效率，機(jī)械的發(fā)展帶來了社會的發(fā)展與進(jìn)步。先進(jìn)機(jī)械的應(yīng)用成為衡量社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展程度的重要標(biāo)志之一。本文首先淺談傳統(tǒng)機(jī)械與現(xiàn)代機(jī)械的區(qū)別，然后就現(xiàn)代先進(jìn)機(jī)械在加工工藝與制造技術(shù)方面的應(yīng)用的優(yōu)勢介紹了自己的幾點(diǎn)認(rèn)識。

【關(guān) 鍵 詞】現(xiàn)代機(jī)械；技術(shù)應(yīng)用；機(jī)械工業(yè)；工藝流程

【中圖分類號】F407.4【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0253-01

機(jī)械給人類帶來的便利是不言而喻的，機(jī)械的應(yīng)用越來越普遍，使得機(jī)械工業(yè)成為國家的基礎(chǔ)工業(yè)。機(jī)械工業(yè)的發(fā)展歷經(jīng)了一個曲折而漫長的過程，追溯到70年代初，世界工業(yè)以傳統(tǒng)的手工業(yè)及農(nóng)業(yè)為主，社會生產(chǎn)力及科技水平的發(fā)展已將傳統(tǒng)手工業(yè)及農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在后面，世界傳統(tǒng)工業(yè)的低效率發(fā)展使得社會生產(chǎn)大幅度下滑。但是在不少科學(xué)界人士的倡導(dǎo)下，高科技帶來的生產(chǎn)力的提高引起了各國政府的高度重視，微電子技術(shù)，微機(jī)技術(shù)開始闖入人們的日常生活。到如今，現(xiàn)代機(jī)械的應(yīng)用使得傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面發(fā)生了質(zhì)的變化?，F(xiàn)代機(jī)械在各個發(fā)達(dá)國家中占據(jù)著重要的戰(zhàn)略地位。

一、 傳統(tǒng)機(jī)械與現(xiàn)代機(jī)械的區(qū)別

我們把由傳動結(jié)構(gòu)、操縱控制裝置、動力機(jī)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分構(gòu)成的機(jī)械稱為傳統(tǒng)機(jī)械。但是對于現(xiàn)代機(jī)械，不同學(xué)者對其認(rèn)識各有不同，沒有一種清晰而讓眾人認(rèn)同的定義。其中能為大家所基本認(rèn)同的現(xiàn)代機(jī)械定義出現(xiàn)在1948年美國機(jī)械工程師協(xié)會在對美國國家科學(xué)基金會報告中的提法中。報告中提出現(xiàn)代機(jī)械是“由計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動和能量等動力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。由此定義我們可以得出，現(xiàn)代機(jī)械即是由機(jī)電組成一個整體的機(jī)械系統(tǒng)。

現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)借鑒了人類年復(fù)一年、日積月累的進(jìn)化過程中形成的人體功能結(jié)構(gòu)，這種借鑒使得現(xiàn)代機(jī)械的出現(xiàn)一方面減輕了人類一部分體力勞動，另外少部分的體力勞動也可以由現(xiàn)代機(jī)械代替。現(xiàn)代機(jī)械成為了人類改造客觀世界的工具。這種借鑒表現(xiàn)在：現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)借鑒人體大腦形成控制及信息處理裝置；借鑒感官形成檢測傳感裝置；借鑒肌肉形成執(zhí)行元件；借鑒手足形成機(jī)構(gòu)；借鑒內(nèi)臟和骨路形成動力部分。這五個基礎(chǔ)部分的借鑒使得機(jī)械系統(tǒng)與人體結(jié)構(gòu)形成大致一一對應(yīng)關(guān)系。由此可見機(jī)械系統(tǒng)發(fā)展之成熟，并將隨著科技的發(fā)展日益強(qiáng)大。

二、 現(xiàn)代先進(jìn)機(jī)械在加工工藝與制造技術(shù)方面的應(yīng)用

機(jī)電一體化是現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的新特點(diǎn)，這個特點(diǎn)使它區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品又與一般電子產(chǎn)品不同，它是由機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一個全新的系統(tǒng)。機(jī)械與電子技術(shù)的完美結(jié)合，相互借鑒各自特點(diǎn)，一方面為機(jī)械系統(tǒng)帶來新活力改變傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品面貌，另一方面促進(jìn)了電子技術(shù)的發(fā)展，擴(kuò)大了電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

1、柔性提高，功能增多

“軟件化”及“柔性化”體現(xiàn)了現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的方便及多功能化，為人類帶來更多的便利，這種區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的新特點(diǎn)提高了現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)工作效率?，F(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)中只需要控制系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定的程序便可以使各機(jī)構(gòu)動作相協(xié)調(diào)、各工藝次序吻合、各工作節(jié)拍合理。要改變機(jī)構(gòu)的動作規(guī)律、各工作的次序只需修改預(yù)先設(shè)定的控制程序，無須改變機(jī)械或電子的“硬件”。例如，加工中心機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的核心部分，通過改變加工中心機(jī)床的程序可以改變加工工序，讓現(xiàn)代化機(jī)械機(jī)床一次性完成需要多臺普通機(jī)床完成的多道工序。并且加工中心還有自動保護(hù)、自動診斷等功能，工件、刀具的自動檢測、自動顯示功能。又如配有機(jī)器人操作的大型激光加工中心，通過控制機(jī)器人“體內(nèi)”程序，可以代替人類在危險、有害、惡劣的環(huán)境中自動完成劃線、切割、鉆孔、焊接和熱處理等操作，可以為人類減輕工作量自動完成加工金屬、塑料、陶瓷、橡膠等各種材料。傳統(tǒng)機(jī)械加工系統(tǒng)無法比擬現(xiàn)代化機(jī)械加工系統(tǒng)這種強(qiáng)大的多功能功能和良好的柔性。機(jī)器人的出現(xiàn)，可代替人類完成許多單調(diào)的流水線活動，減輕人類勞動強(qiáng)度、提高工作效率，可代替人類完成惡劣、有害條件下的工作，改善人類工作環(huán)境、提高其生活質(zhì)量。

2、結(jié)構(gòu)簡化，改善性能

目前，隨著傳動技術(shù)的逐漸發(fā)展，電子調(diào)速裝置的興起及應(yīng)用取代了笨重且復(fù)雜的齒輪變速箱，電子調(diào)速裝置中采用的計算機(jī)的控制軟件，它便利的實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的運(yùn)動規(guī)劃，改變了傳統(tǒng)機(jī)械中依靠傳動鏈實(shí)現(xiàn)的各種關(guān)聯(lián)運(yùn)動。這種改變突破了在傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)中，靠增加機(jī)構(gòu)的辦法來實(shí)現(xiàn)增加一種功能，或?qū)崿F(xiàn)某一控制規(guī)律。這種改變減小了現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的體積，簡化了現(xiàn)代化機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，減輕了現(xiàn)代化機(jī)械產(chǎn)品的重量，節(jié)省更多的材料。例如，一臺微機(jī)控制的精密插齒機(jī)，其齒輪等傳動部件比傳統(tǒng)插齒機(jī)減少30%；現(xiàn)代新型的縫紉機(jī)利用一塊單片機(jī)控制針腳花樣、就代替老式縫紉機(jī)內(nèi)的350個機(jī)械部件；大型刨銑床上應(yīng)用了感應(yīng)同步器數(shù)顯裝置，可將加工精度從0.06mm / 1000mm 提高到0.01mm / 1000mnl。

3、提高效率，降低成本

電子技術(shù)的引用提高了現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的控制和檢測功能。一方面，它減少了人為因素的影響，設(shè)定仿造最佳操作工人的技巧程序，使得生產(chǎn)質(zhì)量得到最佳保證。另一方面，它能減少生產(chǎn)準(zhǔn)備和輔助時間，縮短生產(chǎn)周期，提高合格率，降低成本，提高生產(chǎn)力。例如，數(shù)控機(jī)床相比普通機(jī)床而言，在質(zhì)量方面數(shù)控機(jī)床質(zhì)量更加穩(wěn)定；在生產(chǎn)效率方面數(shù)控機(jī)床高出普通機(jī)床5-6倍；金屬消耗方面數(shù)控機(jī)床消耗比普通機(jī)床減少90%。柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)勢顯而易見：柔性制造系統(tǒng)可使生產(chǎn)周期縮短40%，生產(chǎn)成本降低50%，生產(chǎn)設(shè)備利用率可提高2—3倍。機(jī)床數(shù)量和操作人員都可減少一半以上。整個投資在幾年內(nèi)便可全部收回。

低能耗的驅(qū)動機(jī)構(gòu)和優(yōu)化控制的引用讓現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)達(dá)到顯著的節(jié)能效果。例如，電子點(diǎn)火器運(yùn)用到汽車上，使得它能很好地控制點(diǎn)火時間和運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)省汽油消耗的目的。

現(xiàn)代先進(jìn)機(jī)械的功能非常強(qiáng)大，可以因不同的加工工藝與制造技術(shù)的要求而改變而且其具體功能要求有很大的差異。例如，對主要用作搬運(yùn)的工業(yè)機(jī)器人來說，要有較大的持重能力和作業(yè)范圍、較高的運(yùn)動速度或加速度、一定的重復(fù)定位精度及方便的編程和示教能力，才能完成簡單而重復(fù)物品的搬運(yùn)與工件的上下料基本動作。

總而言之，現(xiàn)代化先進(jìn)機(jī)械在加工工藝與制造技術(shù)的應(yīng)用，為人類生產(chǎn)力的提高帶來歷史性的變革，加速了全球的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高了社會生產(chǎn)效率，從而改善了人們的生活。機(jī)械技術(shù)作為最悠久的應(yīng)用技術(shù)之一，作為現(xiàn)代先進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)最重要的基礎(chǔ)技術(shù)，需要我們不斷地探索，不斷地改進(jìn)，不斷的研究，讓現(xiàn)代化先進(jìn)機(jī)械繼續(xù)為人類服務(wù)，為現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

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