研究我國制造技術與裝備的進步，勢必要聯系世界范圍的發展與變化。因為技術與科學是沒有國界且相互促進的。從這個角度來觀察分析，世界制造技術與裝備的演變屬于“質變”性質，至少有4大方面，而其他屬于“量變”(或稱“漸變”)的還可以列述更多。所謂“質變”是指：(1)創新思維與傳統的“量變”有根本的區別；(2)所依托的物質載體與常規的相比在原理上有本質的差異；(3)在人類的生產活動中所形成的效益與影響更為廣泛而深遠。
近30年來世界制造技術與裝備領域4大質變，我國都一直積極參與，起到了推動作用并作出了重要貢獻，某些方面甚至已進入了世界前列。4大質變表現如下。
1 人類智能型生產工具出現
智能型生產工具的發展是近30年來一個重要的發展動態。最近在中南海中共中央政策研究室的一次“戰略產業選擇”座談會上，提出一個觀點：“機床作為生產工具具備智能特性是人類生產工具具有劃時代意義的發展，人類正在迎接一個智能型生產工具時代的到來”，得到了許多與會同志的贊同。馬克思在經典著作中論述人類歷史發展階段劃分時指出：歷史發展階段以人類采用什么生產工具及相應的生產方法來劃分，所以分成石器時代、鐵器時代等。生產工具的變革是推動歷史發展的最積極、最首要的因素。人類的生產工具由手動發展到具備動力，馬克思認為這是一次人類生產工具的大革命。這種具備動力的生產工具馬克思稱之為“工具機”(即機床)，這一名稱在資本論巨著中出現過2次。由于時代的局限性，馬克思沒有可能親身經歷和接觸到人類生產工具具備智能的這一變化。而當工具機(機床)具備數控功能后，人類的智能型生產工具的雛型才有可能出現，這是人類生產工具又一具有劃時代意義的發展。
數控機床的出現標志著機床向智能化發展的萌芽。回溯機床的發展歷史，從1952年第1臺數控機床出現至今已有50余年，其中包括走向成熟的30年和走向大規模應用的20年，特別是近幾年，陸續出現的機床智能化功能的進一步增添，標志著機床技術在發展道路上的質變�？梢哉f計算機控制技術、網絡技術、軟件功能拓展為機床智能化提供了物質基礎。智能型機床尚無全面確切定義，簡單地說，是能對影響加工過程的多種參數及功能作出自我判斷并修正和自我正確選擇并作出決定方案的機床，即智能型機床能夠監控、診斷、評價、補償和修正在加工過程中出現的各類偏差(如刀具半徑自動檢測、刀具破損檢測、多軸同步差異等)，并能提供最優化的加工方案(如調整機床加工時間、工藝路線、選擇最佳加工參數、主軸運行狀況、位置補償、精度修正、熱變形補償等)。最早出現的具有智能控制功能特性的機床，可以追溯到自適應控制電火花加工機床，該機床根據加工參數變化自我調整電極與工件間的放電間隙，從而取得最佳加工效果(我國己有這類產品)。
最近幾年，日本的山崎馬扎克公司陸續開發了具有智能主軸振動控制、智能熱屏障、智能防撞屏障、語言提示功能的機床；日本大隈公司開發了thine智能數字控制系統等。說明隨著技術的發展，機床這種生產工具智能化的功能會越來越多且越來越高級。人類智能型生產工具的發展方興未艾，前景光明。
2 加工方法逆向思維的突破
快速成型(Rapid Prototyping)技術是近20年來出現的一種加工方法，是加工方法逆向思維的重大突破，是加工原理的巨大變革，與一直沿用至今的傳統“去除材料”(切削、沖剪、切割和磨削)的方法根本不同，快速成型技術實際上是反其道而行之的以“材料堆積成型”或稱之為“材料累加”方法、“增材制造方法”來達到制造工件原型的一種方法(即將設計構思通過計算機二維或j維成像，計算機控制“材料添加”而快速制成實體)。采用復合紙、高聚物質、金屬粉末、高溫合金、復合陶瓷、鑄造型砂等作為加工原材料，利用電熱、激光束、電子束作為能量源，按分層實體制造(LOM)、熔融沉積成型(FDM)、紫外線激光固化(SLA)、激光區域燒結(SLS)等方法來實現原型零件造型，用以加速考核零件設計的正確性與可行性，大大縮短了整機開發生產周期。除了應用于制造機械零件原型、型砂制芯，甚至也進入立體藝術品型體塑形和人體醫學仿生件(如骨關節)制造等相關領域。這是計算機科學、新材料科學、新能源科學綜合集成發展的最新產物。我國在這個領域中，有華中科技大學、清華大學、西安交通大學、同濟大學、中科院及上海聯泰、北京瑞科達、武漢濱湖機電技術產業有限公司等國有和民營科研單位及企業積極投入。所開發的產品已進入世界先進行列。投入市場的產品品種繁多，年產幾百臺，技術已出口新加坡。
3 機床結構出現革命性變革
近20年來世界機床設計發生了革命性的變革，出現了一種“并聯結構”機床。“并聯結構”完全不同于所有傳統機床結構，傳統機床結構是串聯結構，即是按笛卡爾坐標沿3個坐標線方向運動和繞這3個坐標轉動依次串聯疊加起來．形成所需刀具的相對運動軌跡的機床結構，其所有的結構幾何精度誤差、力的傳遞和剛度的損失，都會形成串聯累積而成為致命的薄弱環節。而并聯結構機床，是通過多桿結構在空間同時運動來移動主軸頭實現加工動作。與串聯結構相比，并聯結構具有更為簡化、剛度更高、動態性能(包括精度保證及運動效率)更好等一系列主要優點。20年來，世界范圍內大約有10幾個國家20多個團隊從事這方面的研發，其中瑞典TRICEPT公司己供應400余臺產品，廣泛應用于空客、波音及通用汽車公司和卡特彼勒大型工程機械企業，另外還有若干團隊都曾經分別展出過試制品。雖然近幾年來進一步報導有所減少，但都并未停步，據筆者與其中某些團隊(例如：日本豐田工機、大隈、德國Index)接觸，他們仍在加快攻關，努力提高性能。我國機床工具行業也有5—6個產學研結合體在進行這方面研發工作(都有試制樣機問世，目前也在繼續改進提高)，其中哈爾濱饋具刃具集團與哈爾濱工業大學合作研發的并聯結構品種(六桿結構)已批量生產5臺，成功應用于哈爾濱汽輪機廠葉片加工生產線中；齊齊哈爾第二機床集團與清華大學合作開發的龍門式“混聯”結構(即串聯與并聯混合)機床，是我同獨立構思的品種，已成功用于哈爾濱電機廠的大型水電站設備制造中。
在北京舉辦的中國數控機床展覽會(CCMT2008)上，我國哈爾濱量具刃具集團數控設備廠展出了一種具有新的突破意義的并聯結構機床品種LINKS—EXE700，它是由瑞典原TRICEPT發明人新創辦的EXECHON公司新開發的，哈量集團是在中國獨家引進此項技術進行生產，并繼續合作開拓應用領域的企業，新開發的LINKS—EXE700并聯結構機床的特點是結構進一步簡化(一般并聯機床為六桿結構，TRICEPT的并聯機床原結構為四桿結構，EXCHON在TRICEPT基礎上新開發的這種并聯機床，進一步改為三桿結構，球形關節改為旋轉鉸鏈，結構簡化，精度更易保證)，加工范圍增大，EXCHON并聯結構機床有多種規格尺寸，以EXET00這種中型規格機床為例，其加工覆蓋窄間茗軸方向為2 m，Y軸方向為1m，：軸方向為0.5m。動作快速：x，y軸的快速進速給速度均達到125 m／min(這是目前世界范圍最高紀錄)，加速度39(也是世界最高紀錄)，：軸方向45 m／min，加速度1g，剛性和精度顯著提高，五軸聯動數控編程進一步改進，便于掌握，可以加工空間曲面和五面體，在工件特別裝夾的情況下，還可作六面加工，這是目前任何機床結構都做不到的。進行不同功能配置后�？蓮V泛應用于航天、航空、機車、汽車、工程機械、模具工業作銑鏜、鉆削、磨削、焊接、鉚接、打毛刺和裝配之用，可以單機使用，也可以多臺配置成生產線。對于超長機翼或巨大的機車、坦克的車架加工．還可以將“并聯機構”架在軌道或龍門框架上的移動底座上使用(加工時長距離可以分段移位，然后分段自動精確再定位，相當于俗稱的螞蟻啃骨頭式，以小干大、工件落地加工方法)，來實現大尺寸工件加工。因此，為了迅速擴大使用領域，除了供應”并聯結構通用性機床”產品(與某些加工中心品種競爭)外，還應當把“并聯結構的制造廠”(如哈爾濱餐具刃具集團)提供的“并聯結構部分”與用戶行業裝備制造廠(如汽車、機車、工程機械、航空行業專業工藝裝備廠)提供不同類型基座或移動框架，以及和有意愿開發々用裝備的機床廠結合起來，有針對性地擴大這類機床產品的使用范圍，擴大銷售領域。由此可見，這種新型結構機床發展前途十分寬廣。
4 工具概念的變異
傳統的機械加工工藝體系一般是南機床一工具(夾具)一工件組成，而工具環節按傳統的分類無非是車刀、銑刀、鏜刀、鉆頭、拉刀、砂輪、沖模、壓模之類。而所有這些工具(又可稱之為執行加工功能的載體)都是具有一定硬度的實體，如高速鋼、工具鋼、硬質合金、立方氮化硼、單晶及聚晶金剛石、陶瓷等材料制成的工具(用來達到所渭以“硬”克“硬”)。后來出現了氧炔高溫切割方法，電能源的放電加工方法(電火花加工、線電極切割)、電化學加工、激光加工方法、電子束加工法、離子注入法、光刻法等也陸續出現，直到近年，屬于“冷能源”、“軟介質”的高壓水射流(俗稱“水刀”)加工方法以嶄新姿態臀場(用于金屬板材、蝮料、橡膠切割加工)，配合多坐標數控技術應用在汽車工業新產品試制(如復蓋件、內飾件切邊)中，可以大大縮短生產周期。小型件切割用途更是十分廣泛。我困己有南京水刀有限公司和南京工藝裝備制造有限公司等向市場提供產品。高旭水射流(水刀)加工在其他應用領域(管道空間聯結部位加工等)正在迅速拓展。這種以“軟”克“硬”加工工具的出現令人眼花繚亂、應接不暇。
機械加工領域的進步屬于“量變”或稱之為“漸變”的還有很多，例如：加工精度的提升，幾乎每10年就提升1個數量級，亞μm，nm級加工不斷升級等，不勝枚舉。
在此文結束之際，不妨再預報一類“漸變”(或稱為量變)跨度比較大的、頗有興味的新機床品種：即筆者從瑞典引進的“Transflex”型機床(在中困市場上即將以首先投產的新產品亮相，也是世界范圍第1次亮相)。Transflex顧名思義包含Trans．fedine(剛性傳送牛產線)和Flexible line(柔性生產線)兩種涵義，實際的確如是，具備兩者基因，它的原理是由多種動力頭，仍按生產線布局，但執行加』：的出場先后或動作由數控系統控制，而夾持工件則由懸掛式機械于執行。比較新奇的是：它的機械手在動力頭上方，朝下夾持工件沿橋式導軌及垂直滑枕作3坐標移動和2個旋轉坐標轉動，這種機械手比傳統的多關節機械手夾持工件，剛性更好、精度更高，除了替代傳送生產線的步進式傳送機構(它的遞送速度較慢、可調性較差)，而且，增添具備步進傳送機構所不具備的2個旋轉學標動作，機械手由數控系統指揮“喂送”工件(這就是突出特點所在)到不同工位的動力頭與動力頭上所裝刀具動作配合，完成每道工序。顯而易見，這種Transflex機床結構緊湊，占地面積小，節省輔助時間，排屑方便、又可適應加工部位更為復雜的工件，是一類值得關注的機床“另類”。
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本文標題：制造技術與裝備領域30年來的4大質變
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