【中國機床商務網】導讀：本文通過對多因素促成的第三次工業革命進行探源，從而對新的時代環境給機床制造技術創新與應用所帶來的影響進行梳理，并對未來機床發展提出新的展望。
　　
　　21世紀，人類正式進入了第三次工業革命時代。作為現代*制造業的重要一員，機床制造業同樣與時俱進，發生著日新月異的變化。

　　能源與通信交匯爆發工業革命
　　
　　繼蒸汽機誕生與廉價報紙發行進行交匯的*次工業革命，以及、電報的發明與電力工業引發交匯的第二次工業革命之后，互聯網計算機通信技術與新能源的交匯引發了第三次工業革命。這場革命是從21世紀初開始，首先由德國引發，預計從目前開始，還有25-35年的儲備期，屆時嶄新一輪蜂擁而至的工業革命將會不斷蓬勃而出。
　　
　　我們不難發現，大量資源被消耗；石油開采跟不上中、印等發展中國家的需求；廢氣及煙塵排放所造成的空氣污染；廢水及有害物質排放所造成的江河湖海水質污染；無節制的城鎮化，農田占用、森林砍伐等因素造成的生態環境破壞；以及勞動力成本不斷上升等等，都是爆發第三次工業革命的緣由。
　　
　　第三次工業革命對機床制造技術的影響
　　
　　受第三次工業革命帶來的影響，機床制造技術相繼注重節能、環保、綠色等方面的研發，而、高速、高精度等始終是機床工業所追求的目標。這些精華的匯集，譜寫出了機床革命的前奏。我們不妨將這些成果集中加以梳理一下。
　　
　　機床的結構創新
　　
　　并聯機床的發明
　　
　　上世紀末美國G&L公司在芝加哥機床展上，亮相了并聯機床的雛形，那是六條腿的測量平臺，由此機床從傳統的C型傳動鏈結構向并聯運動發展變成一種趨勢。
　　
　　所謂并聯機床，就是以空間并聯機構為基礎，以數控軟件代替部分硬件、以電子裝置及元器件代替部分機械裝置，并通過改變桁架桿的長度及移動支點位置，來迅速實現刀具與工件的相對位置變動，從而打破了傳統機床以直角坐標系為基礎的串聯運動學原理。
　　
　　并聯機床因其剛性差等弱點，正朝串并聯相結合方向發展，中國清華大學、哈量、長征機床等單位在這方面的研發居地位。
　　
　　倒置立車的發明
　　
　　德國EMAG公司繼而發明的倒置立車，特別適宜于對輕型回轉體零件的大批量加工。隨即，倒立加工中心、倒立復合加工中心及倒立焊接機床等新穎機種應運而生。

　　
　　加工工藝的創新
　　
　　復合加工
　　
　　復合加工機床與技術毋庸置疑是大規模工件加工廠商的福星，這是因為工藝的集成使工件中間閑置時間大為減少，所以在生產全過程中節拍時間相較傳統設備得以顯著縮短；可節省購置多臺機床的固定資產投入；減少了倉庫使用面積，降低倉儲費用；縮短換裝時間。
　　
　　上世紀90年代中期，奧地利WFL發明了車銑復合加工中心。而日本MAZAK公司則認為DoneInOne是數控機床發展的方向，也就是在一臺機床上能完成所有工序加工。

　　
　　激光加工
　　
　　伴隨著激光切削與激光成型技術的不斷發展，DMG公司的DML40SL，可以把CAD圖紙直接輸入加工。三個直線軸、兩個偏轉鏡回轉軸和一個聚焦軸。激光束以小于200的角度范圍射入工件表面，進行加工。
　　
　　而激光脈動方式YAG，激光功率100W，激光束直徑Φ0.04~0.1mm，金屬切除率為25mm3/min。
　　
　　超聲波振動加工
　　
　　由工業金剛石顆粒制成的特殊銑刀、鉆頭或砂輪，通過20,000次/s的超聲波振動高頻敲擊，對超硬材料進行精密加工。
　　
　　機床主軸轉速6,000r/min，驅動功率10kW，主軸高頻振動功率1.5kW。
　　
　　水切割
　　
　　水刀就是將普通水經過一個超高壓加壓器，加壓至380Mpa（55,000psi）或更高壓力，然后通過一個細小的噴嘴（其直徑為Φ0.01-Φ0.04mm），可產生一道速度為915m/s（約音速的3倍）的水箭，來進行切割。水刀分為兩種類型：純水水刀及加砂水刀。

　　
　　柔性制造（FMS）
　　
　　對FMS的剖析，應該偏重于總控系統、運輸小車、交換托盤庫以及清洗機等，機床（主要是臥加）只是加工零件的單元之一。因為由機器人學演繹和發展而來的FMS，主要功能不僅要考驗加工單元的自適應能力，更要照顧到工作站周圍移動物體能力及響應遙感數據的能力等等。
　　
　　智能制造
　　
　　智能化是*制造技術的重要組成部分之一，它集信息技術、光電技術、通信技術、傳感技術等為一體，推動著機床制造的不斷進步。MAZAK、OKUMA等日本公司，在這方面的研發己取得多項。作為系統供應商，德國海德漢公司在他們的軟件中，有集成的自適應進給控制功能（AFC：AdaptiveFeedControl）、自動校準和優化機床精度（KinematicOpt）及智能顫紋控制（ACC：ActiveChatterControl）等供用戶選擇。
　　
　　當今機床一般均裝有熱變形控制系統，以保證機床的穩定工作精度。像日本安田公司，他們開發的高精度臥式坐標加工中心，就帶有“機體溫度控制裝置”，至于防撞功能則更是千變萬化、層出不窮。
　　
　　瑞士GF阿奇夏米爾集團智能加工，一切都是圍繞提高工藝水平所進行的。他們的米克朗系列智能加工模塊可以幫助用戶控制銑削工藝，以獲得更高的性能、更高的質量和安全性。
　　
　　微納制造
　　
　　上海機床廠有限公司自主創新研發的納米磨床，主要應用于超硬脆性、超硬合金、模具鋼、無電解鍍層鎳等材料的微小機電光學零部件的納米級精度磨削加工。加工范圍：非球曲面口徑<φ10mm，定位精度≦0.1μm（100nm），重復定位精度≦0.05μm（50nm），表面粗糙度Ra<0.01μm（10nm），具備在線測量補償加工、砂輪在機修整和在線修銳功能。
　　
　　兩個革命性的舉措
　　
　　3D打印
　　
　　3D打印在第三次工業革命中應運而生，是一種制造業的新穎加工方式。增材制造能加工出高精度、復雜型面的金屬與非金屬零件。這種精密加工方式能避免刀具干涉，并能加工激光束被遮擋的照射部位。
　　
　　3D打印技術有很多種，大致有激光粉末成型法、熔融塑料成型法、光敏樹脂成型法等幾種，技術原理是無論何種成型法，都是采取原料加層方法形成3D物體，每次打印一層材料只有0.1-0.2mm厚，與二維打印機相比，3D打印機多了一維，即Z軸，通過X-Y-Z軸的運動，將原料逐層堆積而成，如熔融塑料成型法，噴嘴噴出熔融的塑料絲，承物平臺作三維運動，即可堆積出3D實物（等于一層層粘上去）。
　　
　　液氮冷凍加工
　　
　　MAG公司開發了一套顛覆傳統方法的切削冷卻系統——“超低溫液氮冷卻切削技術”，成為機床行業革命性的創新。MAG亞太區總裁李黎表示，“這一技術的推廣使用將對機床和刀具行業產生革命性的沖擊，和高壽命將使機床和刀具的消費量降低，同時降低地球資源的消耗”。
　　
　　切削加工中的切削熱而導致刀具加工超硬材料時磨損快，刀具消耗量大，刀具消耗成本甚至超過機床的成本。而超低溫液氮冷卻切削技術的推出，可以實現通過主軸中心和刀柄中心在刀片切削刃部的微孔中打出液氮，刀具切削產生的熱量被液氮氣化（液氮的沸點為-320℃）的瞬間帶走，尤其是在超硬材料加工和復合材料加工上會有更好的效果，切削速度可以大大提高，刀具壽命也可以大大延長。
　　
　　據MAG幾年來的切削試驗統計，在對鈦、鎳基合金、球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵等難切削材料進行加工時，金屬去除率平均可以提高3倍，刀具壽命平均可以延長2倍，這就意味著一臺機床可以當3臺機床使用，一個刀片可以當兩個刀片使用，大大節省設備、場地、人員的使用和刀具、能源的消耗。
　　
　　該技術對環境友好。通常金屬切削冷卻的手段是使用冷卻液或冷卻油，而冷卻液或冷卻油不僅污染環境需要回收處理，且油霧處理不好甚至出現燃燒起火等不安全狀況，而氮氣是安全氣體，自然排放到空氣中沒有任何污染，也不需回收。
　　
　　未來機床展望
　　
　　令人費解的纏繞機
　　
　　針對碳纖維之類材料的零件，可用纏繞方式進行加工。
　　
　　軌道銑磨車
　　
　　機床也可是行駛中的列車，其前面車輪是銑刀盤，把損壞的路軌銑平；其后輪是砂輪，把銑平的路軌磨光。
　　
　　大隈口號及MAZAK模型
　　
　　日本大隈提出，未來機床發展方向應該是：SPACECENTER具有高速（SPEED）、（POWER）、高精度（ACCURACY）、通訊（COMMUNICATION）、環保（ECOLOGY）等特點。
　　
　　而MAZAK建立未來機床模型且為：主軸轉速100,000r/min，加速度8g，切削速度2馬赫，同步換刀，干切削，集車、銑、激光加工、磨、測量于一體。
　　
　　不盡長江滾滾流，后浪永遠推前浪。處于第三次工業革命時期的*制造技術，它的發展速度，它的變更周期，會比歷*任何時期要來得快，故而新時代的數控機床發展，將使我們目不暇接，并推動著社會發展的不斷進步。

　　（文章作者：徐正平 原上海機床工具集團市場部部長 / 曹琦卉）