现代先进机械在加工工艺与制造技术的应用

吴峰

【摘 要】随着社会的发展，机械在人们的社会生产，日常生活中随处可见，它已逐渐成为人们日常生活和社会生产中必不可少的一部分。它的出现改善了人们的生活，提高了社会化大生产的效率，机械的发展带来了社会的发展与进步。先进机械的应用成为衡量社会生产和科学技术发展程度的重要标志之一。本文首先浅谈传统机械与现代机械的区别，然后就现代先进机械在加工工艺与制造技术方面的应用的优势介绍了自己的几点认识。

【关 键 词】现代机械；技术应用；机械工业；工艺流程

【中图分类号】F407.4【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0253-01

机械给人类带来的便利是不言而喻的，机械的应用越来越普遍，使得机械工业成为国家的基础工业。机械工业的发展历经了一个曲折而漫长的过程，追溯到70年代初，世界工业以传统的手工业及农业为主，社会生产力及科技水平的发展已将传统手工业及农业远远抛在后面，世界传统工业的低效率发展使得社会生产大幅度下滑。但是在不少科学界人士的倡导下，高科技带来的生产力的提高引起了各国政府的高度重视，微电子技术，微机技术开始闯入人们的日常生活。到如今，现代机械的应用使得传统的机械工业在产品结构和生产系统结构等方面发生了质的变化。现代机械在各个发达国家中占据着重要的战略地位。

一、 传统机械与现代机械的区别

我们把由传动结构、操纵控制装置、动力机及执行机构等部分构成的机械称为传统机械。但是对于现代机械，不同学者对其认识各有不同，没有一种清晰而让众人认同的定义。其中能为大家所基本认同的现代机械定义出现在1948年美国机械工程师协会在对美国国家科学基金会报告中的提法中。报告中提出现代机械是“由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量等动力学任务的机械和机电部件相互联系的系统”。由此定义我们可以得出，现代机械即是由机电组成一个整体的机械系统。

现代机械系统借鉴了人类年复一年、日积月累的进化过程中形成的人体功能结构，这种借鉴使得现代机械的出现一方面减轻了人类一部分体力劳动，另外少部分的体力劳动也可以由现代机械代替。现代机械成为了人类改造客观世界的工具。这种借鉴表现在：现代机械系统借鉴人体大脑形成控制及信息处理装置；借鉴感官形成检测传感装置；借鉴肌肉形成执行元件；借鉴手足形成机构；借鉴内脏和骨路形成动力部分。这五个基础部分的借鉴使得机械系统与人体结构形成大致一一对应关系。由此可见机械系统发展之成熟，并将随着科技的发展日益强大。

二、 现代先进机械在加工工艺与制造技术方面的应用

机电一体化是现代机械系统的新特点，这个特点使它区别于传统机械产品又与一般电子产品不同，它是由机械技术与电子技术有机结合的一个全新的系统。机械与电子技术的完美结合，相互借鉴各自特点，一方面为机械系统带来新活力改变传统机械产品面貌，另一方面促进了电子技术的发展，扩大了电子技术的应用领域。

1、柔性提高，功能增多

“软件化”及“柔性化”体现了现代机械系统的方便及多功能化，为人类带来更多的便利，这种区别于传统机械系统的新特点提高了现代机械系统工作效率。现代机械系统中只需要控制系统中预先设定的程序便可以使各机构动作相协调、各工艺次序吻合、各工作节拍合理。要改变机构的动作规律、各工作的次序只需修改预先设定的控制程序，无须改变机械或电子的“硬件”。例如，加工中心机床是现代机械系统的核心部分，通过改变加工中心机床的程序可以改变加工工序，让现代化机械机床一次性完成需要多台普通机床完成的多道工序。并且加工中心还有自动保护、自动诊断等功能，工件、刀具的自动检测、自动显示功能。又如配有机器人操作的大型激光加工中心，通过控制机器人“体内”程序，可以代替人类在危险、有害、恶劣的环境中自动完成划线、切割、钻孔、焊接和热处理等操作，可以为人类减轻工作量自动完成加工金属、塑料、陶瓷、橡胶等各种材料。传统机械加工系统无法比拟现代化机械加工系统这种强大的多功能功能和良好的柔性。机器人的出现，可代替人类完成许多单调的流水线活动，减轻人类劳动强度、提高工作效率，可代替人类完成恶劣、有害条件下的工作，改善人类工作环境、提高其生活质量。

2、结构简化，改善性能

目前，随着传动技术的逐渐发展，电子调速装置的兴起及应用取代了笨重且复杂的齿轮变速箱，电子调速装置中采用的计算机的控制软件，它便利的实现了精准的运动规划，改变了传统机械中依靠传动链实现的各种关联运动。这种改变突破了在传统机械系统中，靠增加机构的办法来实现增加一种功能，或实现某一控制规律。这种改变减小了现代机械产品的体积，简化了现代化机械产品的结构，减轻了现代化机械产品的重量，节省更多的材料。例如，一台微机控制的精密插齿机，其齿轮等传动部件比传统插齿机减少30%；现代新型的缝纫机利用一块单片机控制针脚花样、就代替老式缝纫机内的350个机械部件；大型刨铣床上应用了感应同步器数显装置，可将加工精度从0.06mm / 1000mm 提高到0.01mm / 1000mnl。

3、提高效率，降低成本

电子技术的引用提高了现代机械系统的控制和检测功能。一方面，它减少了人为因素的影响，设定仿造最佳操作工人的技巧程序，使得生产质量得到最佳保证。另一方面，它能减少生产准备和辅助时间，缩短生产周期，提高合格率，降低成本，提高生产力。例如，数控机床相比普通机床而言，在质量方面数控机床质量更加稳定；在生产效率方面数控机床高出普通机床5-6倍；金属消耗方面数控机床消耗比普通机床减少90%。柔性制造系统的优势显而易见：柔性制造系统可使生产周期缩短40%，生产成本降低50%，生产设备利用率可提高2—3倍。机床数量和操作人员都可减少一半以上。整个投资在几年内便可全部收回。

低能耗的驱动机构和优化控制的引用让现代机械系统达到显著的节能效果。例如，电子点火器运用到汽车上，使得它能很好地控制点火时间和运行状态，从而达到节省汽油消耗的目的。

现代先进机械的功能非常强大，可以因不同的加工工艺与制造技术的要求而改变而且其具体功能要求有很大的差异。例如，对主要用作搬运的工业机器人来说，要有较大的持重能力和作业范围、较高的运动速度或加速度、一定的重复定位精度及方便的编程和示教能力，才能完成简单而重复物品的搬运与工件的上下料基本动作。

总而言之，现代化先进机械在加工工艺与制造技术的应用，为人类生产力的提高带来历史性的变革，加速了全球的经济发展，提高了社会生产效率，从而改善了人们的生活。机械技术作为最悠久的应用技术之一，作为现代先进机械系统最重要的基础技术，需要我们不断地探索，不断地改进，不断的研究，让现代化先进机械继续为人类服务，为现代工业的发展奠定坚实的基础。

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