《机械加工新技术》

井上英夫等主编。

本书是日本工业调查会《机械与工具》编辑部编写的一本科普读物。全书共有7章。第1章为总论。通过对生产技术发展过程的回顾，从横向展望了本世纪80～90年代机械加工技术的概貌。

现代机械工业的重大变革主要体现在下述几个方面：(一)生产系统的发展。以1952年美国约翰伯森斯飞机公司与麻省理工学院研制成首台数控机床(三轴铣床)为开端，生产自动化经历了由低级到高级发展的过程。初期的数控机床是一种用计算机手动程序控制的自动加工机床，如带刀具自动换位装置的Fosdic镗床就属这一类型。因计算机、机床硬件和软件的进步，先后出现了带自动穿孔卡和其他自动程序的数控六角车床、组合加工中心机床“Mi1waukee－Matic”、数控座标镗床、群控系统、刀具自动控制程序系统(APT和EXAPT)。

电子技术的进步，使微处理机、自动显示装置、伺服放大器和编码器相结合，这种具有高度灵活性的计算机数控(CNC)在70年代后期被普遍应用。随后，数控机床附加了传感器，加工监控(适应控制加工)技术因而得到发展。传感器、计算机、机械传动装置和接口设备被融为一体，形成机电一体化系统。这种灵活的机械系统又叫“智能机床”。

据作者估计，80年代末有50%的机床因采用计算机控制的自动加工系统(CIAF)而实现智能化。把多台智能化机械加工中心机床、轴头变换器与步移式传输线结合起来而形成的加工系统，可用高生产率制造多种产品，被称为柔性加工系统(FMS)。到1982年止，全世界共有86个这类系统。但多数系统在某些装配环节上还需要人力干预。机器人的出现使情况大为改观。它起初只是应用于简单装配、电弧焊等方面，当大范围作业空间中的准确定位、传感器与闭路控制系统的形状识别与适应性控制功能、机器人的强力性和高刚性以及表达机器人作业内容的联机程序语言等问题得到解决之后，5～7轴多自由度智能化工业机器人将完全取代过去由人承担的工作。

把各种传感器(包括形状识别视觉系统)、接口、计算机、多自由度机器人、零件供给系统和自动控制加工机综合在一起的无人化生产系统，就是人们常说的无人化工厂。美国通用动力公司的生产实践表明，采用智能机器人不仅可以提高生产率、减轻工人劳动强度，而且还能提高产品质量。

例如该公司用人力装配飞机机身的次品率为10%，而采用信息化机器人以后次品率降为零。当计算机辅助生产(CAM)系统被普遍采用后，近年来计算机辅助设计(CAD)系统也迅速发展。然而经由通讯网络而形成的CAD／CAM系统使设计和制造的全过程实现了一元化。这是更高一级的系统。

(二)加工技术的发展。在80年代，因计算机控制的自动生产系统(CIAM)的实用化，加工准备时间和非切削时间大大缩短。

因此人们对高速切削寄予很大希望。

广泛用于80年代的目标值是500～10000米／分钟。

为适应高速加工的需要，一些新的加工技术被采用。即激光被用于高能密度下的非接触超高速加工，电子束被用于束射面积为10^－7平方厘米的超精细加工，超高压射流被用于高速、干净的冷切割之中。

此外，为使机床性能高级化，采用先进的气体轴承、磁力轴承、热变形控制装置、精度监控与刀具损伤监控装置的毫微米机床将是超精密加工技术的发展方向。(三)材料技术的发展。

像飞机、汽车这类综合性技术产品，要用到尖端材料(航天飞机的绝热瓷瓦用的是耐温1300～1500C的RCC和HRSI材料)、复合材料和高强度钢。为避免强电系统的寄生干扰，自动化生产系统的通讯网络将采用光导纤维作信号传输材料，为满足光、磁传感器的需要，非晶质材料将得到发展；因资源条件的限制，新工程陶瓷将成为高级金属材料最有希望的代用品；为适应高速、强力切削的需要，多晶金刚石和立方晶氮化硼一类高硬度刀具材料将得到发展。(四)后电子时代的发展。在70年代，电子计算机与生产系统的硬件融为一体，使自动化生产系统进入实用阶段。

微电子技术的飞速进步和广泛应用是这一时期的显着特征。进入80年代以后，以装配工程为重要内容的机器人生产系统得到了发展。

而这种系统的深入发展必须依赖软件的开发。因此，作者称这一时期为“后电子时代”。

在本书第2至第7章中，作者以问答方式从纵向分别就各种机械加工技术和新材料技术的特征、现状、开发情况和尚待克服的困难进行了深入的探讨。通过作者浅显明了的介绍，读者能了解各种令人瞩目的机械加工新技术和新观念。