【編者按】極端制造，說(shuō)得通俗一點(diǎn)呢拙已，就是可以極端“大”也可以極端小冲粤，比如我國(guó)研發(fā)成功的一種挖掘機(jī)，斗容量有55立方米牡科，是全世界最大的挖斗牲耐，可以容納一個(gè)樂(lè)隊(duì)在里面演奏。那小的有多小呢瞪栋？現(xiàn)在做集成電路制版用的裝備嚣历，都是納米級(jí)的，只有90納米荷焦。極端大與極端小盟挤，是對(duì)科技實(shí)力的綜合考量，那么掌范，這些讓人驚嘆的極端制造腻俏，到底是如何制造出來(lái)的？

新界限

北京機(jī)床研究所所長(zhǎng)劉炳業(yè)說(shuō)睦键，加工精度始終是衡量現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展水平的重要指標(biāo)目尘，但體現(xiàn)加工精度的效果如今已經(jīng)不局限于尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度等方面，更體現(xiàn)在微結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)方面诺秒。

而加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)遥倦，現(xiàn)在可以明顯感知到的是，一方面局部加工的形狀尺度特征向精微方向發(fā)展占锯，另一方面加工的整體形狀向大尺寸方向發(fā)展袒哥。

實(shí)際上，在科技創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)下消略，微結(jié)構(gòu)零件的應(yīng)用非常廣泛堡称，比如太陽(yáng)能發(fā)電元件、手機(jī)導(dǎo)光板艺演、液晶顯示器增亮膜却紧、高速公路顯示板、復(fù)眼透鏡胎撤、衍射光柵晓殊、傳感器元件、二元光學(xué)元件伤提、微型透鏡等挺物。

“很多源于身邊事物的啟發(fā)∑。”劉炳業(yè)舉例說(shuō)盘胯，比如有人發(fā)現(xiàn)水滴在荷葉上，總是會(huì)自覺(jué)呈現(xiàn)特定的形狀要尚，這與荷葉的微型構(gòu)造有關(guān)刚驶，那么就有發(fā)明家嘗試研制類似的平臺(tái)，來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)用朽擒，這就需要加工技術(shù)的跟進(jìn)牙吼。

因此，大量帶有微結(jié)構(gòu)的零件加工成為當(dāng)前精密機(jī)床發(fā)展面臨的重要任務(wù)今搂，而微結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)也使得機(jī)床的加工進(jìn)入新的領(lǐng)域柱称。

微結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)對(duì)機(jī)床加工提出了新挑戰(zhàn)，因?yàn)槲⒔Y(jié)構(gòu)尺寸的變化從幾百微米到幾微米不同饼簸，帶有微結(jié)構(gòu)的整體零件的尺寸從毫米級(jí)到數(shù)米不同臼磁。但微結(jié)構(gòu)的加工表面的質(zhì)量都在納米級(jí)。這對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度倾皿、運(yùn)動(dòng)的平滑性吊磕、阻尼特性都有新的要求，此外加工工藝惩阶、機(jī)床刀具挎狸、機(jī)床附件也都要發(fā)生新的變化扣汪。

而新的光學(xué)加工技術(shù)，如快刀伺服（FTS）锨匆、刨削加工崭别、鑿削加工、確定性磨削等也在微加工技術(shù)發(fā)展中產(chǎn)生】致啵現(xiàn)今用于加工大型圓柱面紊遵、圓端面、平面的微結(jié)構(gòu)機(jī)床成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)品侥蒙，此外納米壓印復(fù)制工藝技術(shù)相應(yīng)也得到發(fā)展應(yīng)用。

據(jù)劉炳業(yè)介紹匀奏，在微結(jié)構(gòu)的制造設(shè)備領(lǐng)域鞭衩，日本、德國(guó)娃善、美國(guó)發(fā)展迅速论衍，出現(xiàn)了很多新機(jī)床產(chǎn)品。典型的公司包括：東芝機(jī)械聚磺、發(fā)那科瓤计、不二越、庫(kù)格勒等莹宁。

他提到圾峭，近期微孔精密切削加工在此期間也得到了快速的發(fā)展，德國(guó)科恩公司的金字塔超精密機(jī)床审腺，可以用同一把刀具在半導(dǎo)體陶瓷材料上加工上萬(wàn)個(gè)直徑不超過(guò)0.1mm的微孔堤谴。

智能化要求高可靠性

與極限制造一樣，智能制造已經(jīng)成為國(guó)際制造領(lǐng)域一種新的趨勢(shì)确列。自2011年德國(guó)在漢諾威博覽會(huì)提出“第四次工業(yè)革命”（工業(yè)4.0）以來(lái)栋固，如今已經(jīng)進(jìn)入實(shí)施階段。

劉炳業(yè)說(shuō)我昵，“第四次工業(yè)革命”的目標(biāo)是工廠智能化埋署。2013年美國(guó)以制造業(yè)回流為主題，開(kāi)啟智能時(shí)代的再工業(yè)化芬角。日本在柔性制造的基礎(chǔ)上绷匀，形成了當(dāng)今比較成熟的智能化制造技術(shù)。中國(guó)目前制造業(yè)勞動(dòng)力成本的不斷上升彻秆，一些地區(qū)出現(xiàn)的“用工荒”也迫使制造企業(yè)向智能化方面轉(zhuǎn)型渐扮。

智能化制造技術(shù)的大趨勢(shì)，要求機(jī)床必須適應(yīng)其使用要求掖棉，最典型的應(yīng)用特征是要求各種配置的高可靠性墓律，作為智能制造最基本的組成部分，機(jī)床設(shè)備的可靠性成為最主要的考核指標(biāo)。

他表示耻讽，現(xiàn)今的智能制造技術(shù)可以看作是在前兩代柔性制造技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的技術(shù)察纯。第一代柔性制造系統(tǒng)產(chǎn)生于上世紀(jì)80年代，它的可靠性衡量特征是可連續(xù)24小時(shí)運(yùn)行针肥，第二代產(chǎn)生于上世紀(jì)90年代饼记，可連續(xù)72小時(shí)運(yùn)行。當(dāng)今的智能制造系統(tǒng)慰枕，它要求可以連續(xù)720小時(shí)運(yùn)行具则。因此，能夠長(zhǎng)時(shí)間不間斷高可靠性運(yùn)行的機(jī)床設(shè)備成為另外一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)具帮。

智能制造三代發(fā)展中博肋，人力成本不斷下降，智能化制造中人的參與很少停迫，但機(jī)器人的復(fù)雜程度明顯提升刹震。比如第二代發(fā)展中，機(jī)器人只能從事固定路徑的搬運(yùn)擎若，但第三代機(jī)器人不僅可以通過(guò)視覺(jué)傳感器感知無(wú)序擺放的工件环自，通過(guò)判斷做出不同路徑的抓取動(dòng)作，還可以感知裝配過(guò)程的零件對(duì)中狀態(tài)漂肖，并配合智能夾具代替過(guò)去只能由人才能完成的工作辰襟。

此外，智能制造同樣對(duì)機(jī)床適應(yīng)性的其他方面提出了要求躯括，比如：能夠配合帶傳感器及感知對(duì)位裝配的機(jī)器人協(xié)同工作诞书、能夠遠(yuǎn)程通訊等。

劉炳業(yè)說(shuō)棋裳，雖然機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)還有很多快檀，比如多功能復(fù)合化趨勢(shì)、可重構(gòu)趨勢(shì)凭协、低能耗環(huán)保趨勢(shì)等都晶。但極限制造和智能化制造這兩大趨勢(shì)呈現(xiàn)了不同技術(shù)特色，第一大趨勢(shì)主要的突出特色是技術(shù)的前沿性和創(chuàng)新性丸冕，重點(diǎn)體現(xiàn)技術(shù)的高精尖耽梅；第二大趨勢(shì)主要特色是技術(shù)的成熟性、體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的基礎(chǔ)胖烛。

“這兩大特色都能比較充分反映國(guó)家制造業(yè)的強(qiáng)大程度眼姐。如果缺乏第一大趨勢(shì)所涉及的技術(shù)，一個(gè)國(guó)家就會(huì)面臨壟斷的威脅佩番；第二大趨勢(shì)考驗(yàn)和衡量的是一個(gè)國(guó)家制造基礎(chǔ)強(qiáng)弱和好壞的問(wèn)題众旗，涉及的技術(shù)層面范圍更廣罢杉。”

劉炳業(yè)認(rèn)為贡歧，面對(duì)第一大趨勢(shì)的挑戰(zhàn)滩租，行業(yè)同仁必須發(fā)展以精度與尺度為特征的技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)尖端設(shè)備與工藝利朵。

歐盟委員會(huì)宣布的“地平線2020”科研和創(chuàng)新計(jì)劃中律想，其中三個(gè)主要目標(biāo)之一“做產(chǎn)業(yè)界領(lǐng)袖”，其中重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域是“納米技術(shù)”绍弟，也正體現(xiàn)了這一發(fā)展的要求霸碰。在精密制造機(jī)床設(shè)備領(lǐng)域中，持之以恒地重視工作母機(jī)郁表、超精密機(jī)床的發(fā)展匣描，才能在國(guó)家的高技術(shù)領(lǐng)域占有一席之地。

而面對(duì)第二大趨勢(shì)砂两，要求中國(guó)機(jī)床工具行業(yè)必須配套地解決制造領(lǐng)域的高可靠性等涉及產(chǎn)品質(zhì)量性能的問(wèn)題。

因?yàn)橹悄芑圃熳畲蟮奶厣侵v求集成橘疚，如果智能化制造的生產(chǎn)線元器件汪汰、部件的質(zhì)量有問(wèn)題，集成度越高胶僵，問(wèn)題就越大步盼。

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