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机械/产品设计工程师的摇篮

文鼎机械设计及自动化学院，是国内**早涉足CAD/CAM/CAE领域服培训的创始机构。18年来，凭借良好的服务水平、系统 的课程体系、完善的就业保障，受到学员的普遍嘉奖，更多的学员把自己的同学、朋友、亲戚介绍到文鼎来学习，实习了人生的价值。

我们专注于机械/工业产品/工业自动化培训17年，提供AUT0CAD、PR0/E、UG、CATIA、S0LIDW0RKS、PS、3DsMAX、犀牛、 工业设计手绘、PLC编程、工业自动化等培训课程，且根据企业用工需求，与上海、苏州、无锡、常州、南京、扬州等地600多家企业客户建立长期校企人才培养及输出机制，多年来已经培养设计工 程师超过60800名，供职于江浙沪一带大型公司、中小型企业单位。

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21世纪，人类正式进入了第三次工业革命时代。作为现代先进制造业的重要一员，机床制造业同样与时俱进，发生着日新月异的变化。

俄罗斯六条腿并联机床

能源与通信交汇爆发工业革命

继蒸汽机诞生与廉价报纸发行进行交汇的*次工业革命，以及电话、电报的发明与电力工业引发交汇的第二次工业革命之后，互联网计算机通信技术与新能源的交汇引发了第三次工业革命。这场革命是从21世纪初开始，首先由德国引发，预计从目前开始，还有25-35年的储备期，届时崭新一轮蜂拥而至的工业革命将会不断蓬勃而出。

我们不难发现，大量资源被消耗；石油开采跟不上中、印等发展中国家的需求；废气及烟尘排放所造成的空气污染；废水及有害物质排放所造成的江河湖海水质污染；无节制的城镇化，农田占用、森林砍伐等因素造成的生态环境破坏；以及劳动力成本不断上升等等，都是爆发第三次工业革命的缘由。

第三次工业革命对机床制造技术的影响

受第三次工业革命带来的影响，机床制造技术相继注重节能、环保、绿色等方面的研发，而高效、高速、高精度等始终是机床工业所追求的目标。这些精华的汇集，谱写出了机床革命的前奏。我们不妨将这些成果集中加以梳理一下。

机床的结构创新

并联机床的发明

上世纪末美国G&L公司在芝加哥国际机床展上，首次亮相了并联机床的雏形，那是六条腿的测量平台，由此机床从传统的C型传动链结构向并联运动发展变成一种趋势。

所谓并联机床，就是以空间并联机构为基础，以数控软件代替部分硬件、以电子装置及元器件代替部分机械装置，并**改变桁架杆的长度及移动支点位置，来迅速实现刀具与工件的相对位置变动，从而打破了传统机床以直角坐标系为基础的串联运动学原理。

并联机床因其刚性差等弱点，正朝串并联相结合方向发展，中国清华大学、哈量、长征机床等单位在这方面的研发居国际ling先地位。

倒置立车的发明

德国EMAG公司继而发明的倒置立车，特别适宜于对轻型回转体零件的大批量加工。随即，倒立加工中心、倒立复合加工中心及倒立焊接机床等新颖机种应运而生。

加工工艺的创新

复合加工

复合加工机床与技术毋庸置疑是大规模工件加工厂商的福星，这是因为工艺的集成使工件中间闲置时间大为减少，所以在生产全过程中节拍时间相较传统设备得以显著缩短；可节省购置多台机床的固定资产投入；减少了仓库使用面积，降低仓储费用；缩短换装时间。

上世纪90年代中期，奥地利WFL发明了车铣复合加工中心。而日本MAZAK公司则认为DoneInOne是数控机床发展的方向，也就是在一台机床上能完成所有工序加工。

激光加工

伴随着激光切削与激光成型技术的不断发展，DMG公司的DML40SL，可以把CAD图纸直接输入加工。三个直线轴、两个偏转镜回转轴和一个聚焦轴。激光束以小于200的角度范围射入工件表面，进行加工。

而激光脉动方式YAG，激光功率100W，激光束直径Φ0.04~0.1mm，金属切除率为25mm3/min.

超声波振动加工

由工业金刚石颗粒制成的特殊铣刀、钻头或砂轮，**20，000次/s的超声波振动高频敲击，对超硬材料进行精密加工。

机床主轴转速6，000r/min，驱动功率10kW，主轴高频振动功率1.5kW.

水切割

水刀就是将普通水经过一个超高压加压器，加压至380Mpa（55，000psi）或更高压力，然后**一个细小的喷嘴（其直径为Φ0.01-Φ0.04mm），可产生一道速度为915m/s（约音速的3倍）的水箭，来进行切割。水刀分为两种类型：纯水水刀及加砂水刀。

柔性制造（FMS）

对FMS的剖析，应该偏重于总控系统、运输小车、交换托盘库以及清洗机等，机床（主要是卧加）只是加工零件的单元之一。因为由机器人学演绎和发展而来的FMS，主要功能不仅要考验加工单元的自适应能力，更要照顾到工作站周围移动物体能力及响应遥感数据的能力等等。

智能制造

智能化是先进制造技术的重要组成部分之一，它集信息技术、光电技术、通信技术、传感技术等为一体，推动着机床制造的不断进步。MAZAK、OKUMA等日本公司，在这方面的研发己取得多项专利。作为系统供应商，德国海德汉公司在他们的软件中，有集成的自适应进给控制功能（AFC：AdaptiveFeedControl）、自动校准和优化机床精度（KinematicOpt）及智能颤纹控制（ACC：ActiveChatterControl）等供用户选择。

当今高端机床一般均装有热变形控制系统，以保证机床的稳定工作精度。像日本安田公司，他们开发的高精度卧式坐标加工中心，就带有“机体温度控制装置”，至于防撞功能则更是千变万化、层出不穷。

瑞士GF阿奇夏米尔集团智能加工，一切都是围绕提高工艺水平所进行的。他们的米克朗系列智能加工模块可以帮助用户控制铣削工艺，以获得更高的性能、更高的质量和安全性。

微纳制造

上海机床厂有限公司自主创新研发的纳米磨床，主要应用于超硬脆性、超硬合金、模具钢、无电解镀层镍等材料的微小机电光学零部件的纳米级精度磨削加工。加工范围：非球曲面口径<φ10mm，定位精度≦0.1μm（100nm），重复定位精度≦0.05μm（50nm），表面粗糙度Ra<0.01μm（10nm），具备在线测量补偿加工、砂轮在机修整和在线修锐功能。

两个革命性的举措

3D打印

3D打印在第三次工业革命中应运而生，是一种制造业的新颖加工方式。增材制造能加工出高精度、复杂型面的金属与非金属零件。这种精密加工方式能避免刀具干涉，并能加工激光束被遮挡的照射部位。

3D打印技术有很多种，大致有激光粉末成型法、熔融塑料成型法、光敏树脂成型法等几种，技术原理是无论何种成型法，都是采取原料加层方法形成3D物体，每次打印一层材料只有0.1-0.2mm厚，与二维打印机相比，3D打印机多了一维，即Z轴，**X-Y-Z轴的运动，将原料逐层堆积而成，如熔融塑料成型法，喷嘴喷出熔融的塑料丝，承物平台作三维运动，即可堆积出3D实物（等于一层层粘上去）。

液氮冷冻加工

MAG公司开发了一套颠覆传统方法的切削冷却系统——“超低温液氮冷却切削技术”，成为机床行业革命性的创新。MAG亚太区总裁李黎先生表示，“这一技术的推广使用将对机床和刀具行业产生革命性的冲击，高效和高寿命将使机床和刀具的消费量降低，同时降低地球资源的消耗”。

切削加工中的切削热而导致刀具加工超硬材料时磨损快，刀具消耗量大，刀具消耗成本甚至超过机床的成本。而超低温液氮冷却切削技术的推出，可以实现**主轴中心和刀柄中心在刀片切削刃部的微孔中打出液氮，刀具切削产生的热量被液氮气化（液氮的沸点为-320℃）的瞬间带走，尤其是在超硬材料加工和复合材料加工上会有更好的效果，切削速度可以大大提高，刀具寿命也可以大大延长。

据MAG几年来的切削试验统计，在对钛、镍基合金、球墨铸铁或蠕墨铸铁等难切削材料进行加工时，金属去除率平均可以提高3倍，刀具寿命平均可以延长2倍，这就意味着一台机床可以当3台机床使用，一个刀片可以当两个刀片使用，大大节省设备、场地、人员的使用和刀具、能源的消耗。

该技术对环境友好。通常金属切削冷却的手段是使用冷却液或冷却油，而冷却液或冷却油不仅污染环境需要回收处理，且油雾处理不好甚至出现燃烧起火等不安全状况，而氮气是安全气体，自然排放到空气中没有任何污染，也不需回收。

未来机床展望

令人费解的缠绕机

针对碳纤维之类材料的零件，可用缠绕方式进行加工。

轨道铣磨车

机床也可是行驶中的列车，其前面车轮是铣刀盘，把损坏的路轨铣平；其后轮是砂轮，把铣平的路轨磨光。

大隈口号及MAZAK模型

日本大隈提出，未来机床发展方向应该是：SPACECENTER具有高速（SPEED）、高效（POWER）、高精度（ACCURACY）、通讯（COMMUNICATION）、环保（ECOLOGY）等特点。

而MAZAK建立未来机床模型且为：主轴转速100，000r/min，加速度8g，切削速度2马赫，同步换刀，干切削，集车、铣、激光加工、磨、测量于一体。

不尽长江滚滚流，后浪永远推前浪。处于第三次工业革命时期的先进制造技术，它的发展速度，它的变更周期，会比历**任何时期要来得快，故而新时代的数控机床发展，将使我们目不暇接，并推动着社会发展的不断进步。

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