数控机床成长世界简史
1948年,美国帕森斯公司接管美国空军委托,研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。因为样板外形复杂多样,精度要求高,一般加工设备难以顺应,于是提出计较机节制机床的设想。
1949年,该公司在美国麻省理工学院(MIT)伺服机构研究室的协助下,起头数控机床研究,并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床,不久即起头正式出产,于1957年正式投入利用。这是制造手艺成长过程中的一个严重冲破,标记着制造范畴中数控加工时代的起头。数控加工是现代制造手艺的根本,这一发现对于制造行业而言,具有划时代的意义和深远的影响。世界前次要工业发财国度都十分注重数控加工手艺的研究和成长。其时的数控安装采用电子管元件,体积复杂,价钱高贵,只在航空工业等少数有特殊需要的部分用来加工复杂型面零件。
1958年,北京第一机床厂与清华大学合作,试制出中国第一台数控机床——X53K1三坐标数控机床。这台数控机床的诞生,填补了中国在数控机床领域的空白。
1959年,制成了晶体管元件和印刷电路板,使数控安装进入了第二代,体积缩小,成本有所下降。
1960年当前,较为简单和经济的点位节制数控钻床,和直线节制数控铣床获得较快成长,使数控机床在机械制造业各部分逐渐获得推广。
50年代数控加工技术开始得到广泛应用
金日成万岁?没错,就是这五个字,这是中国人的数控设备第一次在世界面前发威。而这一台型号为X53K1的数控机床也是亚洲第一台数控设备。
1958年秋天,当朝鲜劳动党主席金日成在周恩来总理的陪同下兴致勃勃的来到清华大学的车间参观时,等候多时的师生们热烈的欢迎了这位异国客人:没有用鲜花,没有用掌声,而是聚精会神的操作着一台结构复杂的机床,加工着什么。
不一会儿,一块刻有“金日成万岁”五个字的钢板被递到了金日成的手里,他立刻饶有兴致的接过来,抚摸着,询问着。随后,又一块写着“毛主席万岁”的钢板被递到了周恩来总理的手中。金日成主席对这一先进的技术赞不绝口。立刻题词留念。
这台完成了刻字的设备就是我国第一台数控机床:X53K1。由清华大学和北京第一机床厂联合研制。上面的这个故事,是这种设备第一次公开的表演。它是北京第一机床厂与清华大学合作的结晶,在中国数控机床领域的空白纸页上,开始写下:第一台。当时,在世界上只有少数几个工业发达的国家试制成功数控机床。试制这样一台机床,美国用了4年时间,英国用了两年半,日本正在大踏步前进。当时“数控”这种尖端技术对中国是绝对封锁的。这台机床的数控系统,当时在中国是第一次研制,没有可供参考的样机和较完整的技术资料。只凭着一页“仅供参考”的资料卡和一张示意图,攻下一道又一道难关,用了9个月的时间终于研制成功数控系统,由它来控制机床的工作台和横向滑鞍以及立铣头进给运动,实现了三个坐标联动。这台数控机床的研制成功,为中国机械工业开始高度自动化奠定了基础。
跟如今先进的加工设备相比,上面那一台设备显得极尽简陋:只能实现三个坐标的联动,控制设备采用的是直线插补电子管系统,装入控制柜后体积足足有10台电视机那么大。传动系统为最简单的步进电机伺服系统,在现在的新型数控机床上基本上被淘汰了。但是不管怎么说,这次研制成功,算是完成了中国机械工业史上一次伟大的飞跃。从此,我国的机械加工从依靠手艺向依靠技术转变。
参加数控机床科研任务的,是清华大学电机系和机械系的10多位老师,平均年龄只有25岁。是世界上最年轻的数控机床科研队伍。而他们要研制的数控机床,在当时更是一件现代工业高技术的结晶。在1946年第一台计算机诞生之后,计算机所具备的特点:高精度,高速度就被工业界所重视,并且很快提出了将其用于工业控制领域的设想。1952年,美国的麻省理工学院研制了世界上第一台电子管数控铣床。但是历经多年的发展,这种设备依然属于曲高和寡的高精尖。即使在英国,日本等发达国家,数控技术也是一种停留在纸面上的技术。而我们国家却决心向着这个领域发动挑战!
研制数控机床,遇到的困难是难以想象的:理论上,我们一穷二白,资料上,只有几张仅供参考的示意图,资金上,经常出现短缺。一次,一位老师在做实验时不小心弄坏了一个电阻,让他悔恨很久,还写了一份检讨书。而这种电阻,在现在到电子市场上只要几元钱就可以买一大把。当时的一些领导得知后也很重视,一位北京市的高级干部专门带着电机系的老师们去国营738工厂购买最好的电子元件。周恩来总理一次参观中看到实验现场满地的电线和杂物显得杂乱无章,马上命令老师们:“立刻清理干净!”并且严肃的说:“必须养成科学的工作作风!”领导人的关怀,不是体现在口头上,而是体现在每一个细节,每一笔资金和每一处问题。
据当时参与其中的研究员王尔乾教授回忆道:“1958年是响应中央提出的“超英赶美”的一年,也是意气愤发、敢想敢干的一年,当年夏天研发工作开始了。这是我工作以来参加并负责的第一个科研项目。我在大学毕业前没有做毕业设计,根本不知道怎样做项目,加上当时对数控机床毫不了解,又查不到有关技术资料,因此心里七上八下,十分不安,生怕完不成任务。正好邹至圻教授从苏联考察回来,带来了一张A4大小的广告,上面印有苏联数控机床的照片,机床旁边有一个比成人稍矮的机柜,是数控系统,广告上还列了几条数控机床的性能指标,但没有给出数控部分的结构框图(尽管如此,广告对我们还是有用的)。
数控组的师生一致认为,要完成任务,谁也不能靠,只能靠我们自己,靠敢想敢干的革命精神。大家根据机床的特点、加工要求以及纸带输入机的速度,确定了数控机的技术指标和结构框图:把刀具的三维运动轨迹送入数控机,由它转换成步进信号去驱动步进马达,使刀具按原定要求切削工件。方案经批准后,大家群策群力,在近半年时间内,师生九人完成了逻辑设计、单元线路设计、电源设计、生产图设计等生产前的全部工作(生产工作由系车间承接)。这段时间里,师生们经常加班到半夜,吃、睡在实验室,身体极度疲劳。”
“以现在的眼光来看,这是一件微不足道的小事,可是在50年前却够得上一个攻关项目,竟然花去了九个人半年的工作量。五一前后,数控铣床的各部分开始组装、联调。铣床放在旧航空馆一楼的一个大屋子里。联调中暴露出不少问题,其中一个主要问题是数控部分没有抗干扰措施,只要机床或航空馆附近有较大功率电器的启停,数控工作就会乱套,让没有实际工作经验的我们手足无措,心里万分焦急。还是依靠群众路线,大家出主意,终于把难题解决了。”想起当初的日子,王尔乾教授眼里充满了回忆。
50年代数控加工技术开始得到广泛应用
数控机床研制成功之后,引起了中国工业界极大的轰动,也震惊了世界。由于数控机床主要用于高精尖精密机械的加工,跟普通老百姓的生活关系不大,所以清华大学的老师们专门为这台机床编制了“写字”程序以让更多的人了解数控技术,这就出现了本文开头的那一幕。
然而,令人扼腕的是,在X53K1诞生之后,中国的数控技术领域的发展也到此为止,出现了长达30年的停顿期。在这一年,日本也研制成功了第一台数控机床。到今天,中国在数控加工技术领域与世界的差距十分惊人。国内高科技产业的一些关键设备,如大型机组转子,芯片生产线,航空航天设备制造,军工产品生产线等都依赖于国外进口的设备。而且,受到制裁和禁运的影响,好多设备甚至都买不来!加工技术的落后,严重制约了我国科技和工业的发展。
每一次的落后都让我们付出了沉重的代价。过去,我们付出了大量的鲜血和生命,现在,我们付出了大量的金钱和市场。并且让自己的命脉卡在了外国公司的手中。一个富有梦想,富有激情的伟大国家,其崛起的梦想却被几个大国凭借其技术代差和市场优势玩弄于股掌,怎么能不让我们愤怒,悲哀,又无奈?
大直径螺旋桨的加工,需要先进的设备
人们不会忘记,1983年,苏联技术机械进口委员会成功从日本东芝公司获得了价值35亿日元的四台MBP-110S九轴数控镗铣床,并且被送到了苏联的造船厂。这是一种可以对大直径的船用螺旋桨完成精密加工的高技术设备。
自此,苏联可以加工出高质量低噪声的潜艇螺旋桨。历史上,苏联潜艇素来以噪大,易被发现而著称,而这次事件之后,苏联潜艇彻底脱胎换骨,一下成了“隐身人”。战斗力顿时不可同日而语。也让北约感到了更加巨大的军事威胁。1986年,巴黎统筹委员会一致认定,东芝公司违反了禁运规定向苏联出口了违禁的设备,令东芝上上下下陷入一片混乱。这就是震惊世界的“东芝事件”。
东芝事件充分证明了现代加工技术不但带来了客观的经济效益,甚至关系到一个国家的国防安全。数控技术的重要意义,正在于此。如果我们国家可以搞的出性能不输于西门子或FANUC的同类设备的数控系统,那其意义不亚于我们发射了一次神舟飞船!
如今,我国数控机床的发展越来越快,各项核心技术陆续获得突破性发展。然而,我们永远不能忘记,在1958年的夏天,那群为了第一台数控机床的研发而废寝忘食的前辈们,他们的精神和态度,将永远支撑着我国数控机床行业的发展!
来源:今日减速机