現代先進機械在加工工藝與制造技術的應用

吳峰

【摘 要】隨著社會的發展，機械在人們的社會生產，日常生活中隨處可見，它已逐漸成為人們日常生活和社會生產中必不可少的一部分。它的出現改善了人們的生活，提高了社會化大生產的效率，機械的發展帶來了社會的發展與進步。先進機械的應用成為衡量社會生產和科學技術發展程度的重要標志之一。本文首先淺談傳統機械與現代機械的區別，然后就現代先進機械在加工工藝與制造技術方面的應用的優勢介紹了自己的幾點認識。

【關 鍵 詞】現代機械；技術應用；機械工業；工藝流程

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

機械給人類帶來的便利是不言而喻的，機械的應用越來越普遍，使得機械工業成為國家的基礎工業。機械工業的發展歷經了一個曲折而漫長的過程，追溯到70年代初，世界工業以傳統的手工業及農業為主，社會生產力及科技水平的發展已將傳統手工業及農業遠遠拋在后面，世界傳統工業的低效率發展使得社會生產大幅度下滑。但是在不少科學界人士的倡導下，高科技帶來的生產力的提高引起了各國政府的高度重視，微電子技術，微機技術開始闖入人們的日常生活。到如今，現代機械的應用使得傳統的機械工業在產品結構和生產系統結構等方面發生了質的變化?，F代機械在各個發達國家中占據著重要的戰略地位。

一、 傳統機械與現代機械的區別

我們把由傳動結構、操縱控制裝置、動力機及執行機構等部分構成的機械稱為傳統機械。但是對于現代機械，不同學者對其認識各有不同，沒有一種清晰而讓眾人認同的定義。其中能為大家所基本認同的現代機械定義出現在1948年美國機械工程師協會在對美國國家科學基金會報告中的提法中。報告中提出現代機械是“由計算機信息網絡協調與控制的，用于完成包括機械力、運動和能量等動力學任務的機械和機電部件相互聯系的系統”。由此定義我們可以得出，現代機械即是由機電組成一個整體的機械系統。

現代機械系統借鑒了人類年復一年、日積月累的進化過程中形成的人體功能結構，這種借鑒使得現代機械的出現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代機械代替?，F代機械成為了人類改造客觀世界的工具。這種借鑒表現在：現代機械系統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；借鑒肌肉形成執行元件；借鑒手足形成機構；借鑒內臟和骨路形成動力部分。這五個基礎部分的借鑒使得機械系統與人體結構形成大致一一對應關系。由此可見機械系統發展之成熟，并將隨著科技的發展日益強大。

二、 現代先進機械在加工工藝與制造技術方面的應用

機電一體化是現代機械系統的新特點，這個特點使它區別于傳統機械產品又與一般電子產品不同，它是由機械技術與電子技術有機結合的一個全新的系統。機械與電子技術的完美結合，相互借鑒各自特點，一方面為機械系統帶來新活力改變傳統機械產品面貌，另一方面促進了電子技術的發展，擴大了電子技術的應用領域。

1、柔性提高，功能增多

“軟件化”及“柔性化”體現了現代機械系統的方便及多功能化，為人類帶來更多的便利，這種區別于傳統機械系統的新特點提高了現代機械系統工作效率?，F代機械系統中只需要控制系統中預先設定的程序便可以使各機構動作相協調、各工藝次序吻合、各工作節拍合理。要改變機構的動作規律、各工作的次序只需修改預先設定的控制程序，無須改變機械或電子的“硬件”。例如，加工中心機床是現代機械系統的核心部分，通過改變加工中心機床的程序可以改變加工工序，讓現代化機械機床一次性完成需要多臺普通機床完成的多道工序。并且加工中心還有自動保護、自動診斷等功能，工件、刀具的自動檢測、自動顯示功能。又如配有機器人操作的大型激光加工中心，通過控制機器人“體內”程序，可以代替人類在危險、有害、惡劣的環境中自動完成劃線、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。傳統機械加工系統無法比擬現代化機械加工系統這種強大的多功能功能和良好的柔性。機器人的出現，可代替人類完成許多單調的流水線活動，減輕人類勞動強度、提高工作效率，可代替人類完成惡劣、有害條件下的工作，改善人類工作環境、提高其生活質量。

2、結構簡化，改善性能

目前，隨著傳動技術的逐漸發展，電子調速裝置的興起及應用取代了笨重且復雜的齒輪變速箱，電子調速裝置中采用的計算機的控制軟件，它便利的實現了精準的運動規劃，改變了傳統機械中依靠傳動鏈實現的各種關聯運動。這種改變突破了在傳統機械系統中，靠增加機構的辦法來實現增加一種功能，或實現某一控制規律。這種改變減小了現代機械產品的體積，簡化了現代化機械產品的結構，減輕了現代化機械產品的重量，節省更多的材料。例如，一臺微機控制的精密插齒機，其齒輪等傳動部件比傳統插齒機減少30%；現代新型的縫紉機利用一塊單片機控制針腳花樣、就代替老式縫紉機內的350個機械部件；大型刨銑床上應用了感應同步器數顯裝置，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

電子技術的引用提高了現代機械系統的控制和檢測功能。一方面，它減少了人為因素的影響，設定仿造最佳操作工人的技巧程序，使得生產質量得到最佳保證。另一方面，它能減少生產準備和輔助時間，縮短生產周期，提高合格率，降低成本，提高生產力。例如，數控機床相比普通機床而言，在質量方面數控機床質量更加穩定；在生產效率方面數控機床高出普通機床5-6倍；金屬消耗方面數控機床消耗比普通機床減少90%。柔性制造系統的優勢顯而易見：柔性制造系統可使生產周期縮短40%，生產成本降低50%，生產設備利用率可提高2—3倍。機床數量和操作人員都可減少一半以上。整個投資在幾年內便可全部收回。

低能耗的驅動機構和優化控制的引用讓現代機械系統達到顯著的節能效果。例如，電子點火器運用到汽車上，使得它能很好地控制點火時間和運行狀態，從而達到節省汽油消耗的目的。

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

總而言之，現代化先進機械在加工工藝與制造技術的應用，為人類生產力的提高帶來歷史性的變革，加速了全球的經濟發展，提高了社會生產效率，從而改善了人們的生活。機械技術作為最悠久的應用技術之一，作為現代先進機械系統最重要的基礎技術，需要我們不斷地探索，不斷地改進，不斷的研究，讓現代化先進機械繼續為人類服務，為現代工業的發展奠定堅實的基礎。

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