極端製造，說（shuō）得通俗一點呢（ne），就是可以極端“大”也可以極端小，比如我（wǒ）國研發成功的一種挖掘（jué）機，鬥容量有55立方（fāng）米，是全世界最大的挖鬥，可以容（róng）納一（yī）個樂隊在裏麵（miàn）演奏。那小的有多（duō）小呢？現在做集成電路製版用的裝備，都是納米級的，隻有90納米。極端大與極端小，是對（duì）科技實力的綜合考量，那麽，這些讓人驚歎的（de）極端製造，到底是如何製造出來的？

    新界限

    北京機床研究所所長（zhǎng）劉炳業說，加工精度始終是衡量現代數控（kòng）機床技（jì）術發展水平的重要指標，但體現加工精度（dù）的效（xiào）果如今已經不局限於尺寸精度、形狀精度以及表麵粗（cū）糙度等方麵，更體現在微結構的加工技術方麵。

    而加工技術的（de）發展（zhǎn）趨勢，現在可以明顯感知到的是（shì），一方麵局部加工的形狀尺度特征（zhēng）向精微方向發展，另一方麵加工的（de）整體形狀向大尺寸方向發展。

    實際上，在（zài）科技（jì）創新的驅動下，微結構零件的應用非常廣泛，比如太（tài）陽能發電元件、手機導（dǎo）光板、液晶顯示器增（zēng）亮膜、高速公路顯示（shì）板、複眼（yǎn）透鏡、衍（yǎn）射光柵、傳感器元件、二元光學元件、微型透鏡等。

    “很多源於身邊事物的啟發。”劉炳（bǐng）業舉例（lì）說，比如有人發現水滴在荷葉上，總是（shì）會自覺呈現特定的形狀（zhuàng），這與荷葉的微型構（gòu）造有關（guān），那（nà）麽就有發明家嚐試研製類似的（de）平台，來（lái）進行相應的運用，這就需要加工技（jì）術的跟（gēn）進（jìn）。

    因此，大量帶有微結構的零件加工成為當前精密機床發展麵臨的重（chóng）要任務，而微結構的出現也使得機床的加工進入新的領域。

    微結構的出現對機床（chuáng）加工提出（chū）了新挑戰，因為微結構尺寸的（de）變化從幾百微米到幾微米不同（tóng），帶有微結構的整體零件的尺寸從毫米級到數米不同。但微結構的加工（gōng）表麵的質量都在納米級。這對機床的（de）運動精度、運動的平（píng）滑性、阻尼（ní）特（tè）性都有新的要求，此外加工工藝、機床刀具、機床附件（jiàn）也都要發生新的變化。

    而新（xīn）的光學加（jiā）工（gōng）技術，如快刀伺服（FTS）、刨削加工、鑿削加工、確定性磨削等也在微加工技術發展中（zhōng）產生。現今用於加工大型圓柱麵、圓端麵（miàn）、平麵（miàn）的微結構機床（chuáng）成為市場競爭的產品，此外納米（mǐ）壓印複製工（gōng）藝（yì）技術相（xiàng）應也得到發展應用。

    據劉（liú）炳業介紹（shào），在微結構的製造設備領域，日本、德國、美國發展（zhǎn）迅速，出現了很多新機床產品。典型的公司包括：東芝機械、發那科、不二越、庫格勒（lè）等。

    他提到，近期微孔精密切削加工在此期間也得到了快速的發展，德國科恩公（gōng）司的金（jīn）字塔（tǎ）超（chāo）精密機床，可以用同一（yī）把刀具在半導體陶瓷（cí）材料上加工上萬個直（zhí）徑（jìng）不超過0.1mm的微孔。

    智能化要求高可靠性

    與極限製造一樣，智能製造已經成為國際製造領域一種新的趨勢。自2011年德（dé）國在漢諾威（wēi）博覽會提出“第四次工業革命”(工業4.0)以來（lái），如今已經進入實施階段。

    劉炳業說，“第四次工業革命”的目標是工廠智能化。2013年美國以製造業回（huí）流為主題，開（kāi）啟智能時代的再工業化。日本在柔性製造的基礎上，形成了當今比較成熟的智能化製造技術。中國目前製造業勞動力（lì）成（chéng）本的不斷上升，一些地區出現的“用工荒”也迫使製造企業（yè）向智（zhì）能化方麵轉型。

    智（zhì）能化製造技（jì）術的大趨勢，要求（qiú）機床必須適應其使用要求，最典型（xíng）的應（yīng）用特征是要求各種配（pèi）置的高可（kě）靠性，作為智能製造最基本的組成部分，機床設備的可（kě）靠性（xìng）成為最主要（yào）的考核指標。

    他表示，現今的智能製（zhì）造技術可以（yǐ）看作是在前兩代柔性製造技術基礎上（shàng）發（fā）展起來（lái）的技術。第一代柔性（xìng）製造係統產生於上世紀80年代，它的可靠性衡量特征（zhēng）是可連續24小時運行，第二（èr）代產生於上世紀90年代，可連續72小時運行。當今的智能製造係（xì）統，它要求可以連續720小（xiǎo）時運行。因此，能夠長時間不間斷高可靠性運行的機床設備成為另外一個發展趨勢。

    智能（néng）製造三代（dài）發展中，人力成本不斷下降，智能化（huà）製（zhì）造中人的參與很少，但（dàn）機器（qì）人的複雜程度明顯提升。比如第二代發展中，機器人隻能從事固定路徑的搬運，但第三代機器人不僅可以通過（guò）視覺（jiào）傳感器感知無序擺放的工件，通過判斷做出不同路徑的（de）抓取動作，還可以感知裝（zhuāng）配過程的零件對中狀態，並配合智能夾具代替（tì）過（guò）去隻能由人才能完成的工作。

    此外，智能製造同（tóng）樣對機床適（shì）應性的（de）其他方麵提出了要求，比如：能夠配合帶傳感器及感知對位裝配的機器人協同工作（zuò）、能夠遠（yuǎn）程通訊等。

    劉炳業說，雖然（rán）機床的發（fā）展趨勢還有很多，比如多功能複合化（huà）趨勢、可重構趨勢、低能耗環保趨勢等。但（dàn）極限（xiàn）製造和智能化製造這兩大趨勢呈現了不同技術（shù）特色，第一大趨勢主要的突出特（tè）色（sè）是技術的前沿性和創新性，重點體現技術的高精（jīng）尖；第二（èr）大趨勢主要特色是技術的成熟性、體現一個國家製造業的基礎。

    “這兩大特色都能比較充分（fèn）反（fǎn）映國家製造業的強大程（chéng）度。如果缺乏第一大（dà）趨勢所涉（shè）及的技術，一（yī）個國家就會麵臨壟斷的威脅；第二大趨勢考驗和（hé）衡量的是一個國家製造基礎（chǔ）強弱和好壞的問題，涉（shè）及的技術層麵範圍更廣。”

    劉（liú）炳業認為，麵對（duì）第一大（dà）趨勢的挑戰，行業同仁必須發展以精度與尺度為特征（zhēng）的技術，研究（jiū）開發尖端（duān）設備與工藝。

    歐盟委員會宣布的“地平線（xiàn）2020”科研和創新計劃（huá）中，其中三個主要目標之一“做（zuò）產業界領袖”,其中重點發展領域是（shì）“納米（mǐ）技術”，也正體現（xiàn）了這一發展（zhǎn）的要（yào）求。在精（jīng）密製造機床設備領域中，持之以恒地重視工作母機、超精（jīng）密機（jī）床的發展，才能在國家的高技術領域占有一席之地。

    而麵（miàn）對第二大趨勢，要（yào）求中國（guó）機床工具行業必須配套地解決製造領域的高可靠性等涉及產品質量性（xìng）能的問題。

    因為智能化製造最（zuì）大的特色是講求（qiú）集成，如果（guǒ）智能（néng）化製造的生產線元（yuán）器件、部件的質量有問題，集成度越高，問題就越大。