数控装备知识与百姓话题_txj561109_新浪博客

在第六届沈阳科学学术年会和能源论坛上,中国工程院院士、华中科技大学校长李培根做了“数控装备发展的思考”学术报告,他以人文的视觉,用生动的语言来交流和宣讲,使人们对数控装备知识有了理解,这些科学知识就在我们身边,它们不在是业内人关心的问题,而是百姓生活中所涉及的话题。

   (李培根院士正在做报告)

数控装备是“使能技术”。数控装备,通俗讲就是将数字化的技术应用到装备的控制里面。机械制造是工业的基础行业,国防军事需要装备制造,比如上天的宇宙飞船,下海的航空母舰等,我们要有一个强大的装备制造业才能够使我们的国防业造出一些好的武器装备,强大的装备制造业需要技术,甚至是科学。李培根院士通过“东芝事件”的例子来说明xx的装备,对军事上是很重要的。那是1983年早春的一个深夜,由苏联海运公司开到日本的万吨货轮“老共产党员”号,从日本芝浦码头出港,运走了数十箱“五轴联动的数控机床”的部件。按照日本人的说法,苏联人购买这些数控机床的用途,除了使潜艇的推进性能改善之外,还能使当时正在建造中的新型航空母舰的推进器得到改进。这就是轰动一时的“东芝公司违反巴统输出事件”。这次事件的后果是严重的:美国海军{dy}次丧失对苏联海军舰艇的水声探测优势,直到今天,美国海军仍没有{jd1}把握去发现新型的俄罗斯潜艇。

各行各业需要装备制造,李培根院士提出发展很快的信息中很多装备是什么?计算机是怎么做出来的?可以说没有装备制造业就不可能有信息产业。科学家研究天文,天文望远镜是怎么制造出来的?要用一定的装备。我们的生命科学家,所需要用的精密仪器,怎么制造出来的?生命科学里研究的基因,基因测试仪离不开我们装备制造。我们医学的发展,很多的诊断xx,需要装备制造。我们的家用设备如冰箱、空调、电视机等等,所有都用到装备制造。装备制造是我们国家工业的集成基础,是衡量一个国家工业化程度的标志。

装备制造是“使能技术”,说它是使你能够达到的技术。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和{jd0}工业(如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度。制造技术和装备是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。

世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。数控技术是什么?它是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控技术也叫计算机数控技术(Computer Numerical Control),目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。

数控机床作为装备制造业的核心技术应用,是现代制造业的关键设备,对制造业提高加工质量和效率有着重要的意义。数控装备在机械制造装备里非常重要,我们国家目前数控的产量和消费量一直呈现快速的发展趋势,我们国内xx数控机床的市场需求继续在扩大。一个国家数控机床的产量和技术水平在某种程度上代表了这个国家制造业技术水平和竞争力,所以装备制造业已成为国家或地区科技水平和综合实力的体现。

数控装备加工的“纳米精度”。 李培根院士介绍,超精密加工和普通加工在2000年的时候,普通加工就已经相当于60年代的精密加工了,到今天,人们谈论的加工,已经到了纳米精度。纳米(符号为nm)如同厘米、分米和米一样,是长度的度量单位。1纳米相当于头发丝的万分之一粗细。形象地讲,一纳米的物体放到乒乓球上,就像一个乒乓球放在地球上一般。

数控技术的发展趋势是纳米技术。纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。李培根院士一直从事机械与制造领域的教学与科研工作,在谈到“纳米精度”时他说什么东西谈到很细的时候,这里的学问就大了,可以想像,当我们加工到那么精细的时候,技术就非常复杂了,实际上里面涉及很多问题,甚至涉及到很多科学问题,机械科学涉及到很多材料问题,介质与介质间相互的作用力等等。持续地提高加工精细,就是对装备持续地挑战,数控技术的发展趋势要持续地提高加工精度。在发达国家,1950年至2000年,50年内约提升两个数量级,平均每8年加工误差缩小一半。在我国,平均每12年加工误差缩小一半,普通加工精度0.01mm,超精密加工精度0.005μm,增长速度比国外低50%。装备行业落后,主要在机械细节的基础研究本身,机械里的科学问题很多,我们要提高集成能力。

复合工艺机床和工厂自动化。在谈数控装备发展思考时,李培根院士谈了加工精度提升,推进了全面高速化实现高效制造,数控装备制造促进了新一代高效机床的形成,跨加工类别复合数控加工机床,可以有多种工艺同时在一台机床上实现,突破了一台机床上只有一种工艺,比如说车床,现在的复合工艺不一样了;工序复合数控加工机床,就是多面多轴联动加工复合数控机床,比如双头的车削加工中心,零件在一个头上的工序完成后,自动掉头换到另外一个头上进行加工,零件在机床上一次装夹下完成所有工序的加工,这样一方面是提高效率,另外一方面是提高质量;工艺适用性数控加工机床,我们一般机床厂家买的普通的数控机床或加工机床中心,它并不是针对某种产品的特点,而是它的通用性,但是现在对于某些行业来说,某些重要的零件,有的加工不一定都可以通用,也有一些自己特殊的要求,这就需要个性化。比如说飞机,飞机的构件,它就比较特别,就可以针对这个构件,将装备机床去掉一些普通机床的功能,设计一些特别的功能。

工厂自动化,指自动完成产品制造的全部或部分加工过程的技术,它的常规组成方式是将各种加工自动化设备和柔性生产线(FML)连接起来,配合计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)系统,在中央计算机统一管理下协调工作,使整个工厂生产实现综合自动化。李培根院士举例说,日本人在这方面是做得比较好,尤其是把机器人集成到制造或物料输送单元,可以把复杂的用于零件辨识(包括零件的方向)的技术集成到系统中。日本人公司生产出的这种连续加工的系统,可以在无人看到的情况下,保持操纵期72小时,可以几天都不需要人,在这里大家可以想想,智能技术的应用,机器人技术的应用,都是非常关键的。有一条生产线,机床有200个,其中用到的机器人有1200,这是令人很难想象的。 (利用视觉传感器抓取散放的零件) 
    机器人利用视觉传感器去抓取散放的零件,机械手要以什么样的姿态抓,以前常规的是自动化,我们要把这些工件都摆好,里面有专门的设备摆这些东西,但是现在通过视觉传感器的方法,工件可以随便摆放。还有力学传感器,



(精密机械部品的组装)

比如说这个图是两个机器人,用协调的力学控制进行装备,我们大家想一想,当你要拿一个套子,把一个轴放进去时,不能随便用力,还要用手去感觉一下,而手是由力学控制,这两个机器人就需要有相当的智能程度,让机器人自动去装,这就是智能技术的运用。

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