先進(jìn)制造技術(shù)專家 李軍旗博士

留學(xué)歷程

    1995年我去日本東京大學(xué)讀博士，進(jìn)入東京大學(xué)智能制造實(shí)驗(yàn)室第一天,導(dǎo)師就給我介紹了世界上第一臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)外部智能控制的加工中心。1991年他用這臺(tái)設(shè)備做了實(shí)驗(yàn)，希望能用美國(guó)華盛州立大學(xué)的一臺(tái)電腦來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制加工制造。當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備非常簡(jiǎn)單，他花500萬日元租了NTT的專用電話線來做實(shí)驗(yàn)，最后成功地用美國(guó)的電腦控制加工中心來進(jìn)行遠(yuǎn)程加工制造，之后我就開始了智能制造技術(shù)研發(fā)的博士生涯，成功步入世界智能制造及精密測(cè)量學(xué)術(shù)圈。

    世界第一臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)外部智能控制的加工中心

    我的博士論文是基于一臺(tái)銑削加工中心和一臺(tái)車削加工中心這兩臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)外部控制的設(shè)備來完成的，題目就是智能制造。在設(shè)備上加一臺(tái)外部控制電腦，加工過程摻入?yún)��?shù)變化，通過控制環(huán)來實(shí)現(xiàn)精度和效率。博士畢業(yè)之后，我跟隨導(dǎo)師來到日本高知工科大學(xué)，花了兩年時(shí)間完成了博士后的開發(fā)工作，課題是所有的設(shè)備都可以跟互聯(lián)網(wǎng)相接實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制制造。

    世界第一臺(tái)能夠通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)施遠(yuǎn)程操作的車削中心

    兩年以后由于想深入學(xué)習(xí)日本制造業(yè)的真正核心技術(shù)，我在自己學(xué)術(shù)方向上產(chǎn)生了困惑。當(dāng)時(shí)日本東京大學(xué)的中川威雄教授，同時(shí)也是日本FINE TECH公司社長(zhǎng)，提出日本數(shù)字化制造的概念，指出要想振興日本制造業(yè)就必須走數(shù)字化道路，把信息技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合。于是我就進(jìn)入了中川威雄教授的研究所開始數(shù)字化制造領(lǐng)域的研究開發(fā)，內(nèi)容包括超高速加工技術(shù)與設(shè)備、超精密加工技術(shù)與設(shè)備、超精密測(cè)量技術(shù)與測(cè)量系統(tǒng)、超精密加工用CAD/CAM系統(tǒng)、精密刀具技術(shù)、液態(tài)金屬材料技術(shù)等。站在日本先進(jìn)制造技術(shù)的前沿，創(chuàng)造了引領(lǐng)世界制造業(yè)潮流的技術(shù)成果，并成功應(yīng)用于Apple公司電子產(chǎn)品制造中。

跟隨大師，潛心研究與開發(fā)

    中川威雄教授所在的日本FINE TECH公司先進(jìn)制造領(lǐng)域的技術(shù)突破有：

    2003年，F(xiàn)INE TECH公司自主研發(fā)世界第一臺(tái)主軸8萬轉(zhuǎn)、3軸直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)高速加工機(jī)；世界最小直徑50微米的微細(xì)刀具；世界第一臺(tái)雙主結(jié)構(gòu)“16萬轉(zhuǎn)+5萬轉(zhuǎn)”、3軸直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)高速加工機(jī)，它榮獲了“2006年東京機(jī)床展明星產(chǎn)品”獎(jiǎng)。

    2005年，F(xiàn)INE TECH公司自主研發(fā)世界第一臺(tái)具有機(jī)上測(cè)量功能的線性導(dǎo)軌和直線電機(jī)組合驅(qū)動(dòng)的1nm分辨率“車削、銑削、磨削、測(cè)量”復(fù)合加工機(jī)。

    2006年，F(xiàn)INE TECH公司自主研發(fā)小型臥式超精密形狀測(cè)量?jī)x；具備“車削、銑削、磨削”加工工藝數(shù)據(jù)庫和“加工、測(cè)量、誤差補(bǔ)正”功能的超精密加工與制造CAD/CAM系統(tǒng)。

    精密刀具制造系統(tǒng)

    在精密刀具制造系統(tǒng)方面的一系列研究，包括新材料開發(fā)、刀具設(shè)計(jì)CAD/CAM及支援系統(tǒng)、多軸聯(lián)動(dòng)刀具刃磨設(shè)備、刀具涂層系統(tǒng)、刀具自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)和材料循環(huán)再生等內(nèi)容。

iPhone中的先進(jìn)制造技術(shù)

    近幾年蘋果的產(chǎn)品風(fēng)靡全球，驅(qū)動(dòng)了市場(chǎng)和先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，但是追求高技術(shù)的同時(shí)也帶來了負(fù)面影響，比如環(huán)境資源問題。在iPhone涉及了很多先進(jìn)制造技術(shù)，包括CPU ROM 半導(dǎo)體技術(shù)、iSight鏡頭精密光學(xué)技術(shù)、航空鋁外殼精密加工技術(shù)、高容量電池能源技術(shù)、Retina顯示屏平面顯示技術(shù)等。

    iPhone的制造技術(shù)

    在iPhone的加工制造中，機(jī)構(gòu)件100%由中國(guó)制造，整機(jī)100%由中國(guó)組裝，50%零件由日本制造，用于加工iPhone5機(jī)構(gòu)件的關(guān)鍵設(shè)備80%以上為日本制造，用于加工iPhone5機(jī)構(gòu)件的設(shè)備中的關(guān)鍵機(jī)械要素大多為日本制造，如何實(shí)現(xiàn)“中國(guó)組裝—中國(guó)裝備—中國(guó)制造—中國(guó)創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變是我們需要解決的問題。

    人類全球化的進(jìn)程中，中國(guó)正逐步成為世界的制造中心，勢(shì)必要求由勞動(dòng)密集型產(chǎn)品的制造過渡到高精尖、高附加值產(chǎn)品的制造�；�于“高端裝備、精密工具、新型材料”的先進(jìn)加工制造技術(shù)與系統(tǒng)將為信息、光電、汽車、醫(yī)療、生命科學(xué)、航空航天等產(chǎn)業(yè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，并由此帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的更新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造到創(chuàng)造轉(zhuǎn)變。創(chuàng)新型人才培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。

海歸中國(guó)，創(chuàng)立“基準(zhǔn)精密”

    經(jīng)過這些年的探索，反思到中國(guó)雖然已經(jīng)成為世界制造的中心，但是在高精密高附加值的產(chǎn)品制造上我們還有很長(zhǎng)的路要走。為了通過高端的裝備、精益的工具、新型的材料以及先進(jìn)的加工制造技術(shù)來推進(jìn)中國(guó)產(chǎn)品研發(fā)制造，我們?cè)谏钲诔闪⒘松钲诨鶞?zhǔn)精密技術(shù)研究院，朝著產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方向去做制造業(yè)基礎(chǔ)共性的研究開發(fā)。“基準(zhǔn)精密”現(xiàn)在的主要研究方向集中在高端裝備、精密工具、新型材料以及先進(jìn)加工制造系統(tǒng)及服務(wù)。

    經(jīng)過幾年的努力，我們研究院已經(jīng)取得了階段性的成果，開發(fā)出五軸聯(lián)動(dòng)工具磨床、五軸聯(lián)動(dòng)加工中心、主軸16萬轉(zhuǎn)超高速加工中心、1納米分辨率的超精密“車削、銑削、磨削、測(cè)量”復(fù)合加工機(jī)等高端裝備。雖然目前國(guó)產(chǎn)的核心元器件還不太成熟，但是這些設(shè)備的控制系統(tǒng)和關(guān)鍵部件都是盡量采用國(guó)產(chǎn)化的。

    精密工具研究

    精密工具是我們一個(gè)很重要的研究領(lǐng)域，它的發(fā)展方向是微細(xì)、高精、高速、高硬、高效、節(jié)能、再生、環(huán)保，符合我們提倡的綠色制造加工理念。后續(xù)涉及到跟工具相關(guān)的材料包括單晶材料、多晶材料、非晶材料和納米粉末燒結(jié)材料。最后形成網(wǎng)絡(luò)化、信息化、自動(dòng)化、無人化的加工制造系統(tǒng)。

    新型材料研究

    “基準(zhǔn)精密”未來的發(fā)展方向包括：

    ●裝備、工具、材料三大領(lǐng)域核心技術(shù)的突破；

    ●新材料、新工具、新工藝、新系統(tǒng)的研發(fā)；

    ●能源、醫(yī)療、汽車、航太等新應(yīng)用領(lǐng)域的拓展；

    ●先進(jìn)制造技術(shù)新理論體系的確立；

    ●在理論和實(shí)踐緊密接合的創(chuàng)新環(huán)境中培養(yǎng)創(chuàng)新型人才；

    ●提供系統(tǒng)化加工制造綜合技術(shù)服務(wù)。

    本文根據(jù)先進(jìn)制造技術(shù)專家李軍旗博士在“2012中國(guó)制造業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化國(guó)際峰會(huì)”上的發(fā)言錄音整理，未經(jīng)本人確認(rèn)！

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本文標(biāo)題：先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用實(shí)踐

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