關(guān)心我國(guó)制造技術(shù)與裝備的進(jìn)步，勢(shì)必要聯(lián)系世界范圍的發(fā)展與變化，因?yàn)?，技術(shù)與科學(xué)是沒(méi)有國(guó)界的，而且是相互促進(jìn)的。從這個(gè)角度來(lái)觀察分析，世界制造技術(shù)與裝備的演變，屬于“質(zhì)變”性質(zhì)的至少有四大方面，而其他屬于“量變”（或稱“漸變”）的，還可以列述更多，所謂“質(zhì)變“是指：其一，創(chuàng)新思維與傳統(tǒng)的”量變”有根本的區(qū)別；其二，所依托的物質(zhì)載體與常規(guī)的相比在原理上有本質(zhì)的差異。其三，在人類的生產(chǎn)活動(dòng)中所形成的效益與影響，更為廣泛而深遠(yuǎn)。近 30年來(lái)，世界制造技術(shù)與裝備領(lǐng)域的四大質(zhì)變，我國(guó)都一直積極參與，并作出了重要貢獻(xiàn)，某些方面甚至已進(jìn)入了世界前列。
人類智能型生產(chǎn)工具出現(xiàn)
智能型生產(chǎn)工具的發(fā)展是近30年來(lái)的一個(gè)重要的發(fā)展動(dòng)態(tài)。最近在中南海中共中央政策研究室一次“戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)選擇”座談會(huì)上，筆者提出一個(gè)觀點(diǎn)，“機(jī)床作為生產(chǎn)工具具備智能特性是人類生產(chǎn)工具具有劃時(shí)代意義的發(fā)展，人類正在迎接一個(gè)智能型生產(chǎn)工具時(shí)代的到來(lái)”，得到了與會(huì)的很多同志贊同。
數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)標(biāo)志著機(jī)床向智能化發(fā)展的萌芽?；厮輽C(jī)床的發(fā)展歷史，從1952年第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)至今50余年，其中包括走向成熟的30年和走向大規(guī)模應(yīng)用的20年，特別是近幾年，陸續(xù)出現(xiàn)的機(jī)床智能化功能的進(jìn)一步增添，標(biāo)志著機(jī)床技術(shù)在發(fā)展道路上的質(zhì)變?？梢哉f(shuō)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件功能拓展為機(jī)床智能化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
智能型機(jī)床尚無(wú)全面確切定義，簡(jiǎn)單地說(shuō)，是能對(duì)影響加工過(guò)程的多種參數(shù)及功能作出自我判斷并修正和自我正確選擇并作出決定方案的機(jī)床；即智能型機(jī)床，能夠監(jiān)控、診斷、評(píng)價(jià)、補(bǔ)償和修正在加工過(guò)程中出現(xiàn)的各類偏差（如刀具半徑自動(dòng)檢測(cè)、刀具破損檢測(cè)和多軸同步差異等），并能提供最優(yōu)化的加工方案（如調(diào)整機(jī)床加工時(shí)間、工藝路線、選擇最佳加工參數(shù)、主軸運(yùn)行狀況、位置補(bǔ)償、精度修正和熱變形補(bǔ)償?shù)龋?。最早出現(xiàn)的具有智能控制功能特性的機(jī)床，可以追溯到自適應(yīng)控制電火花加工機(jī)床，即根據(jù)加工參數(shù)變化自我調(diào)整電極與工件間的放電間隙，從而取得最佳加工效果（我國(guó)已有這類產(chǎn)品）。
最近幾年，日本的山崎馬扎克公司陸續(xù)開(kāi)發(fā)了智能主軸振動(dòng)控制、智能熱屏障、智能防撞屏障和語(yǔ)言提示等系統(tǒng)；日本大隈公司開(kāi)發(fā)了thinc智能數(shù)字控制等系統(tǒng)。這說(shuō)明隨著技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床這種生產(chǎn)工具智能化的功能會(huì)越來(lái)越高級(jí)，越來(lái)越多。人類智能型生產(chǎn)工具的發(fā)展方興未艾，前景光明。
加工方法逆向思維的突破
快速成型（Rapid Prototyping）技術(shù)是近20年來(lái)出現(xiàn)的一種加工方法，是加工方法逆向思維的重大突破，是加工原理的巨大變革，與一直沿用至今的傳統(tǒng)“去除材料” (切削，沖剪，切割，磨削)的方法根本不同，快速成型技術(shù)實(shí)際上是反其道而行之的以“材料堆積成型”或稱之為“材料累加”方法、“增材制造方法”來(lái)達(dá)到制造工件原型的一種方法。(即將設(shè)計(jì)構(gòu)思通過(guò)計(jì)算機(jī)二維或三維成像，計(jì)算機(jī)控制“材料添加”而快速制成實(shí)體)。采用復(fù)合紙、高聚物質(zhì)、金屬粉末、高溫合金、復(fù)合陶瓷及鑄造型砂等作為加工原材料；利用電熱、激光束和電子束作為能量源，按分層實(shí)體制造(LOM)，熔融沉積成型(FDM)，紫外線激光固化 (SLA)，激光區(qū)域燒結(jié)(SLS)等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)原型零件造型，用以加速考核零件設(shè)計(jì)的正確性與可行性，大大縮短整機(jī)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)周期，除了應(yīng)用于制造機(jī)械零件原型、型砂制芯，甚至也進(jìn)入立體藝術(shù)品型體塑形和人體醫(yī)學(xué)仿生件（如骨關(guān)節(jié)）制造等相關(guān)領(lǐng)域。
這是計(jì)算機(jī)科學(xué)、新材料科學(xué)和新能源科學(xué)綜合集成發(fā)展的最新產(chǎn)物。我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域中，有華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中科院及上海聯(lián)泰、北京瑞科達(dá)、武漢濱湖機(jī)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司等國(guó)有和民營(yíng)科研單位及企業(yè)積極投入。所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。投入市場(chǎng)的產(chǎn)品品種繁多，年產(chǎn)幾百臺(tái)，技術(shù)已出口新加坡。
機(jī)床結(jié)構(gòu)的革命性變革
近20年來(lái)世界機(jī)床設(shè)計(jì)出現(xiàn)了革命性的變革，一種“并聯(lián)結(jié)構(gòu)”機(jī)床出現(xiàn)了。“并聯(lián)結(jié)構(gòu)”完全不同于所有傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，即是按笛卡爾坐標(biāo)沿三個(gè)坐標(biāo)線方向運(yùn)動(dòng)和繞這三個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)依次串聯(lián)疊加起來(lái)，形成所需刀具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的機(jī)床結(jié)構(gòu)，其所有的結(jié)構(gòu)幾何精度誤差、力的傳遞和剛度的損失，都會(huì)形成串聯(lián)累積而成為致命的薄弱環(huán)節(jié)。而并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床是通過(guò)多桿結(jié)構(gòu)在空間同時(shí)運(yùn)動(dòng)來(lái)移動(dòng)主軸頭實(shí)現(xiàn)加工動(dòng)作，與串聯(lián)結(jié)構(gòu)相比，并聯(lián)結(jié)構(gòu)具有更為簡(jiǎn)化、剛度更高和動(dòng)態(tài)性能(包括精度保證及運(yùn)動(dòng)效率)更好等一系列主要優(yōu)點(diǎn)。20年來(lái)，世界范圍內(nèi)大約有10多個(gè)國(guó)家20幾個(gè)團(tuán)隊(duì)在從事這方面的研發(fā)，其中瑞典TRICEPT公司己供應(yīng)商品400余臺(tái)，廣泛應(yīng)用于空客、波音及通用汽車公司和卡特彼勒大型工程機(jī)械企業(yè)，另外還有若干團(tuán)隊(duì)都曾經(jīng)分別展出過(guò)試制品，雖然近幾年來(lái)進(jìn)一步報(bào)導(dǎo)有所減少，但都并未停步，據(jù)筆者與其中某些團(tuán)隊(duì)（例如大隈和德國(guó)Index）接觸，他們?nèi)栽诩涌旃リP(guān)，努力提高性能中。我國(guó)機(jī)床工具行業(yè)也有五、六個(gè)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合體在進(jìn)行這方面研發(fā)工作（都有試制樣機(jī)問(wèn)世，目前也在繼續(xù)改進(jìn)提高），其中哈爾濱量具刃具集團(tuán)（簡(jiǎn)稱“哈量集團(tuán)”）與哈爾濱工業(yè)大學(xué)合作研發(fā)的并聯(lián)結(jié)構(gòu)品種（六桿結(jié)構(gòu)）已批量生產(chǎn)5臺(tái)，成功應(yīng)用于哈爾濱汽輪機(jī)廠葉片加工生產(chǎn)線中；齊齊哈爾第二機(jī)床集團(tuán)與清華大學(xué)合作開(kāi)發(fā)的龍門式“混聯(lián)”結(jié)構(gòu)（即串聯(lián)與并聯(lián)混合）機(jī)床，是我國(guó)獨(dú)立構(gòu)思的品種，已成功用于哈爾濱電機(jī)廠的大型水電站設(shè)備制造中。
在前不久舉辦的中國(guó)數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)（CCMT2008）上，我國(guó)哈量集團(tuán)數(shù)控設(shè)備廠展出了一種具有新的突破意義的并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床品種LINKS- EXE700，它是由瑞典原TRICEPT發(fā)明人新創(chuàng)辦的EXCHON新開(kāi)發(fā)的，哈量集團(tuán)是作為在中國(guó)獨(dú)家引進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，并繼續(xù)合作開(kāi)拓應(yīng)用領(lǐng)域的企業(yè)。新開(kāi)發(fā)的LINKS-EXE700并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化（一般并聯(lián)機(jī)床為六桿結(jié)構(gòu)，TRICEPT的并聯(lián)機(jī)床原結(jié)構(gòu)為四桿結(jié)構(gòu)，EXCHON在TRICEPT基礎(chǔ)上新開(kāi)發(fā)的這種并聯(lián)機(jī)床，進(jìn)一步改為三桿結(jié)構(gòu)，球形關(guān)節(jié)改為旋轉(zhuǎn)鉸鏈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，精度更易保證），加工范圍增大，EXCHON并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床有多種規(guī)格尺寸，以EXE700這種中型規(guī)格機(jī)床為例，其加工覆蓋空間x軸方向2m、y軸方向1m、z軸方向0.5m。動(dòng)作快速：x、y軸的快速進(jìn)給分別達(dá)到125m/min(這是目前世界范圍最高紀(jì)錄)、加速度3g(也是世界最高紀(jì)錄)、z軸方向45m/min、加速度 1g，剛性和精度顯著提高，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控編程進(jìn)一步改進(jìn)便于掌握，可以加工空間曲面和五面體，在工件特別裝夾的情況下，還可作六面加工，這是目前任何機(jī)床結(jié)構(gòu)都做不到的。進(jìn)行不同功能配置后，可廣泛應(yīng)用于航天、航空、機(jī)車、汽車、工程機(jī)械、模具工業(yè)作銑鏜、鉆削、磨削、焊接、鉚接、打毛刺和裝配之用，可以單機(jī)使用，也可以多臺(tái)配置成生產(chǎn)線。對(duì)于超長(zhǎng)機(jī)翼或巨大的機(jī)車、坦克的車架加工，還可以將“并聯(lián)機(jī)構(gòu)”架在軌道上的或龍門框架上的移動(dòng)底座上使用（加工時(shí)長(zhǎng)距離可以分段移位，然后分段自動(dòng)精確再定位，相當(dāng)于俗稱的“螞蟻啃骨頭式”以小干大、工件落地加工方法），來(lái)實(shí)現(xiàn)大尺寸工件加工。因此，為了迅速擴(kuò)大使用領(lǐng)域，除了供應(yīng)“并聯(lián)結(jié)構(gòu)通用性機(jī)床”產(chǎn)品(與某些加工中心品種競(jìng)爭(zhēng))外，還應(yīng)當(dāng)把“并聯(lián)結(jié)構(gòu)的制造廠”(如哈量集團(tuán))提供的“并聯(lián)結(jié)構(gòu)部分”與用戶行業(yè)裝備制造廠(如汽車、機(jī)車、工程機(jī)械和航空行業(yè)專業(yè)工藝裝備廠)提供的不同類型基座或移動(dòng)框架以及和有意愿開(kāi)發(fā)專用裝備的機(jī)床廠結(jié)合起來(lái)，有針對(duì)性地?cái)U(kuò)大這類機(jī)床產(chǎn)品的使用范圍，擴(kuò)大銷售領(lǐng)域。由此可見(jiàn)，這種新型結(jié)構(gòu)機(jī)床發(fā)展前途十分寬廣。
工具概念的變異
傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝體系一般是由機(jī)床－工具（夾具）－工件組成，而工具環(huán)節(jié)按傳統(tǒng)的分類無(wú)非是車刀、銑刀、鏜刀、鉆頭、拉刀、砂輪、沖模和壓模之類。而所有這些工具（又可稱之為執(zhí)行加工功能的載體）無(wú)非都是具有一定硬度的實(shí)體，如高速鋼、工具鋼、硬質(zhì)合金、立方氮化硼、單晶及聚晶金剛石、陶瓷等材料制成的工具（用來(lái)達(dá)到所謂以“硬”克“硬”）。后來(lái)氧炔高溫切割方法出現(xiàn)了，電能源的放電加工方法(電火花加工、線電極切割)、電化學(xué)加工、激光加工方法、電子束加工法、離子注入法、光刻法等陸續(xù)出現(xiàn)，直到近年，屬于“冷能源”、“軟介質(zhì)”的高壓水射流（俗稱“水刀”）加工方法以嶄新姿態(tài)登場(chǎng)（用于金屬板材、塑料、橡膠切割加工），配合多坐標(biāo)數(shù)控技術(shù)在汽車工業(yè)新產(chǎn)品試制（如覆蓋件、內(nèi)飾件切邊）中可以大大縮短周期 ，小型件切割用途更是十分廣泛。我國(guó)已有南京水刀有限公司和南京工藝裝備制造有限公司等向市場(chǎng)提供產(chǎn)品。高壓水射流（水刀）加工在其他應(yīng)用領(lǐng)域（管道空間聯(lián)結(jié)部位加工等）正在迅速拓展。這種以“軟”克“硬”的加工工具的出現(xiàn)令人眼花繚亂、應(yīng)接不暇。
機(jī)械加工領(lǐng)域的進(jìn)步屬于“量變”或稱之為“漸變”的還有很多，例如加工精度的提升，幾乎每10年就提升一個(gè)數(shù)量級(jí)，亞微米、納米加工不斷升級(jí)等不勝枚舉，趁此文結(jié)束之際，不妨再預(yù)報(bào)一類“漸變”（或稱為量變）跨度比較大的頗有興味的新機(jī)床品種：即筆者從瑞典向國(guó)內(nèi)引進(jìn)技術(shù)的“Transflex”型機(jī)床（預(yù)計(jì)2009年在中國(guó)即將以首先投產(chǎn)的新產(chǎn)品在市場(chǎng)上亮相，也是在世界范圍第一次亮相）。Transflex顧名思義包含Transfer line（剛性傳送生產(chǎn)線）和Flexible line（柔性生產(chǎn)線）兩種涵義，它的原理是由多種動(dòng)力頭，仍按生產(chǎn)線布局，但執(zhí)行加工的出場(chǎng)先后或動(dòng)作，由數(shù)控系統(tǒng)控制，而夾持工件則由懸掛式機(jī)械手執(zhí)行。比較新奇的是，它的機(jī)械手在動(dòng)力頭上方，朝下夾持工件沿橋式導(dǎo)軌及垂直滑枕作三坐標(biāo)移動(dòng)和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種機(jī)械手比傳統(tǒng)的多關(guān)節(jié)機(jī)械手夾持工件剛性更好、精度更高，除了替代傳送生產(chǎn)線的步進(jìn)式傳送機(jī)構(gòu)外(它的遞送速度較慢、可調(diào)性較差)，還增添了步進(jìn)傳送機(jī)構(gòu)所不具備的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)動(dòng)作，機(jī)械手由數(shù)控系統(tǒng)指揮“喂送”工件（這就是突出特點(diǎn)所在）到不同工位的動(dòng)力頭，與動(dòng)力頭上所裝刀具動(dòng)作配合，完成每道工序。顯而易見(jiàn)，這種Transflex機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，節(jié)省輔助時(shí)間，排屑方便，可適應(yīng)加工部位更為復(fù)雜的工件，是一類值得關(guān)注的機(jī)床“另類”。