什么是精工技術(shù) 精工技術(shù),，即采用電腦程序控制機(jī)器的方法,，按工作人員事先編好的程式對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行加工的過(guò)程,。精工技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化,，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著精工技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT,、汽車、輕工,、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用,，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。從世界上精工技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看,，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：1.高速,、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體,。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率,，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次,，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一,，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一,。在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬(wàn)輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛,，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點(diǎn)問(wèn)題之一,；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋,，剛度很差,，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下,，才能對(duì)這些筋,、壁進(jìn)行加工,。采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來(lái)制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來(lái)替代多個(gè)零件通過(guò)眾多的鉚釘,、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝,，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高,。這些都對(duì)加工裝備提出了高速,、高精和高柔性的要求。從EMO2001展會(huì)情況來(lái)看,，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min,，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右,，世界上許多汽車廠,，包括我國(guó)的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床,。美國(guó)CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度******達(dá)60m/min,，快速為100m/min，加速度達(dá)2g,，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min,。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用30min,，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h,，在普通銑床加工需8h；德國(guó)DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*1000r/mm和1g,。在加工精度方面,，普通級(jí)精工機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級(jí)加工中心則從3～5μm,，提高到1～1.5μm,，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)。在可靠性方面,，國(guó)外精工裝置的MTBF值已達(dá)6 000h以上,，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性,。為了實(shí)現(xiàn)高速,、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸,、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展,，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。2.五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工,，可用刀具******幾何形狀進(jìn)行切削,，不僅光潔度高,，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為,，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床,，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益,。但過(guò)去因5軸聯(lián)動(dòng)精工系統(tǒng),、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)精工機(jī)床高出數(shù)倍,，加之編程技術(shù)難度較大,，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn),，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化,，其制造難度和成本大幅度降低，精工系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小,。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含5面加工機(jī)床）的發(fā)展,。在EMO2001展會(huì)上，新日本工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭,，可實(shí)現(xiàn)4個(gè)垂直平面的加工和任意角度的加工,，使得5面加工和5軸加工可在同一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工,。德國(guó)DMG公司展出DMUVoution系列加工中心,，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動(dòng)加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制,。3.智能化,、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代精工系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)21世紀(jì)的精工裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng),，智能化的內(nèi)容包括在精工系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化,，如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成,；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制,、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算,、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等,；簡(jiǎn)化編程,、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程,、智能化的人機(jī)界面等,；還有智能診斷,、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等,。為解決傳統(tǒng)的精工系統(tǒng)封閉性和精工應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問(wèn)題,。許多國(guó)家對(duì)開放式精工系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國(guó)的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control),、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems),、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中國(guó)的ONC(Open Numerical Control System)等,。精工系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為精工系統(tǒng)的未來(lái)之路,。所謂開放式精工系統(tǒng)就是精工系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶,，通過(guò)改變,、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（精工功能），形成系列化,，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中,，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式精工系統(tǒng),，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品,。開放式精工系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范,、配置規(guī)范,、運(yùn)行平臺(tái)、精工系統(tǒng)功能庫(kù)以及精工系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心,。網(wǎng)絡(luò)化精工裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn),。精工裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng),、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求,，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè),、全球制造的基礎(chǔ)單元,。國(guó)內(nèi)外一些著名精工機(jī)床和精工系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在EMO2001展中,，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心,，簡(jiǎn)稱CPC)；日本大隈（Okuma）機(jī)床公司展出“IT plaza”（信息技術(shù)廣場(chǎng),，簡(jiǎn)稱IT廣場(chǎng)),；德國(guó)西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡(jiǎn)稱OME）等,，反映了精工機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì),。4.重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),、規(guī)范的建立（1）關(guān)于精工系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)規(guī)范如前所述，開放式精工系統(tǒng)有更好的通用性,、柔性,、適應(yīng)性、擴(kuò)展性,，美國(guó),、歐共體和日本等國(guó)紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)精工系統(tǒng)規(guī)范(OMAC,、OSACA,、OSEC)的研究和制定，世界3個(gè)******的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定,，預(yù)示了精工技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來(lái)臨,。我國(guó)在2000年也開始進(jìn)行中國(guó)的ONC精工系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。（2）關(guān)于精工標(biāo)準(zhǔn)精工標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì),。精工技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn),，即采用G，M代碼描述如何（how）加工,，其本質(zhì)特征是面向加工過(guò)程,，顯然，他已越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代精工技術(shù)高速發(fā)展的需要,。為此,，國(guó)際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制,，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型,，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化,。STEP-NC的出現(xiàn)可能是精工技術(shù)領(lǐng)域的一次革命,，對(duì)于精工技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響,。首先,，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中,，NC加工程序都集中在單個(gè)計(jì)算機(jī)上,。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上,，這正是精工技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向,。其次,，STEP-NC精工系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75%）,、加工程序編制時(shí)間（約35%）和加工時(shí)間（約50%）。歐美國(guó)家非常重視STEP-NC的研究,，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計(jì)劃(1999.1.1～2001.12.31),。參加這項(xiàng)計(jì)劃的有來(lái)自歐洲和日本的20個(gè)CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu),。美國(guó)的STEP Tools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者,，他已經(jīng)開發(fā)了用作精工機(jī)床加工信息交換的超級(jí)模型(Super Model)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過(guò)程,。這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS,、FIDIA以及歐洲OSACA-NC精工系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證。