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数 控 木 材 加 工 中 心 ( 如 图 10 所 示 )
的 加 工 精 度 高 、 生 产 柔 性 好 、 工 序 复
合 、 具 备 很 高 的 生 产 效 率 , 并 且 安 全
可 靠 , 粉 尘 、 噪 声 污 染 低 , 具 有 很 强
的 市 场 竞 争 力 。
图 10 数 控 木 工 机 械
数 控 化 使 机 械 产 品 装 备 了 “ 大 脑 ”,
开 辟 了 机 械 产 品 创 新 的 广 阔 空 间 , 不 断
引 领 机 械 产 品 攀 登 新 的 高 峰 ; 进 而 , 可
以 在 机 械 设 计 理 论 上 和 学 术 上 做 出 高 水
平 的 贡 献 。 这 里 举 一 个 高 端 创 新 的 实 例 。
例 5 : 光 刻 机 精 密 工 作 台
光 刻 机 是 IC 制 造 中 最 关 键 、 最
复 杂 和 最 昂 贵 的 设 备 。 超 精 密 工 作 台
是 光 刻 机 核 心 关 键 装 置 , 要 求 实 现
加 速 度 高 至 2g、 速 度 1m/s 以 上 、 精
度 为 纳 米 级 的 6 自 由 度 运 动 ; 对 于
100nm 线 宽 的 扫 描 曝 光 , 要 求 定 位 精
度 < 10nm, 硅 片 台 和 掩 模 台 间 的 同 步
平 均 误 差 < 5nm、 均 方 误 差 < 12nm,
几 乎 接 近 物 理 极 限 , 常 规 机 械 制 造 工
艺 无 法 实 现 。
要 实 现 光 刻 机 的 高 速 、 大 行 程 、6
自 由 度 纳 米 级 精 度 运 动 , 除 合 理 的 运
动 结 构 与 精 密 检 测 技 术 外 , 关 键 在 于
控 制 、 核 心 在 于 补 偿 。 其 补 偿 的 内 容
包 括 台 体 质 量 与 质 心 位 置 误 差 、6 自
由 度 运 动 耦 合 干 扰 误 差 、 粗 微 动 耦 合
干 扰 、 电 机 与 驱 动 非 线 性 误 差 、 电 路
噪 声 与 延 时 误 差 、 测 量 干 扰 误 差 、 环
境 与 温 度 变 化 误 差 等 。 通 过 补 偿 控 制 ,
我 国 研 制 的 100nm 光 刻 机 工 作 台 实 现
了 高 速 高 精 的 技 术 要 求 ; 同 时 , 零 部
件 制 造 精 度 并 非 很 高 , 装 配 与 安 装 要
求 甚 至 不 比 普 通 精 密 机 床 要 求 高 。
四 、 实 施 “ 数 控 一 代 ” 机 械 产 品
创 新 工 程 的 技 术 路 线
“ 数 控 一 代 ” 机 械 产 品 创 新 工 程
既 是 技 术 推 广 工 程 也 是 产 品 创 新 工
程 : 对 数 控 技 术 而 言 是 技 术 推 广 工 程 ,
对 于 各 行 各 业 的 机 械 产 品 而 言 是 产 品
创 新 工 程 。《“ 数 控 一 代 ” 机 械 产 品 创
新 工 程 》 是 一 个 复 杂 的 大 系 统 工 程 ,
必 须 依 靠 有 组 织 创 新 、 集 成 创 新 和 协
同 创 新 。
4.1 有 组 织 创 新
充 分 发 挥 我 国 的 制 度 优 越 性 , 总 体
规 划 、 分 步 实 施 、 重 点 突 破 、 全 面 推 进 ,
动 员 千 军 万 马 , 实 行 有 组 织 的 创 新 。
(1) 总 体 规 划 、 顶 层 设 计 : 制 定
国 家 与 各 行 业 、 各 地 方 、 各 企 业 的 数
控 化 机 械 产 品 创 新 升 级 的 总 体 规 划 和
推 广 计 划 ( 路 线 图 )。 国 家 和 行 业 主
管 部 门 与 地 方 科 技 部 门 联 动 , 行 业 和
地 方 组 织 企 业 实 施 。
(2) 重 点 突 破 、 典 型 示 范 : 从 全
国 范 围 内 筛 选 代 表 性 区 域 、 行 业 和 企
业 , 由 国 家 重 点 支 持 实 施 示 范 工 程 ,
然 后 进 一 步 在 全 国 范 围 内 全 面 推 广 。
(3) 技 术 攻 关 、 推 广 应 用 : 加 强
对 数 控 机 械 产 品 共 性 关 键 技 术 的 技 术
攻 关 , 进 而 在 行 业 内 和 地 区 内 进 行 全
面 推 广 应 用 。
(4) 人 才 培 训 、 技 术 服 务 : 学 校 、
科 研 机 构 全 面 动 员 , 大 力 开 展 数 控 机 械
产 品 创 新 设 计 的 人 才 培 养 与 专 业 培 训 ,
特 别 是 要 广 泛 动 员 与 强 力 组 织 对 广 大 企
业 家 和 设 计 工 程 师 的 培 训 。 组 织 各 方 面
力 量 , 努 力 以 几 种 模 式 提 供 数 控 机 械 产
品 创 新 设 计 的 技 术 服 务 :1) 企 业 委 托
设 计 ;2) 与 企 业 联 合 设 计 ;3) 为 企 业
进 行 人 员 培 训 , 由 企 业 自 主 设 计 。
4.2 集 成 创 新
数 控 机 械 产 品 的 创 新 是 数 控 技
术 、 机 械 设 计 与 制 造 技 术 以 及 产 品 领
域 工 艺 技 术 的 有 效 集 成 , 需 要 数 控 、
机 械 设 计 、 产 品 工 艺 等 多 方 面 工 程 师
的 密 切 合 作 , 管 理 、 设 计 、 制 造 和 市
场 等 各 方 面 人 才 的 密 切 合 作 , 必 须 采
取 有 效 措 施 进 行 集 成 创 新 。
4.3 协 同 创 新
以 企 业 为 主 体 、 市 场 为 导 向 、 政
产 学 研 用 紧 密 结 合 , 推 进 协 同 创 新 。
(1) 科 技 部 、 工 信 部 等 国 务 院 有
关 部 门 将 实 行 强 有 力 的 领 导 , 建 立 领
导 机 构 , 推 进 顶 层 设 计 , 加 强 宏 观 管
理 。 各 行 业 主 管 部 门 和 地 方 科 技 部 门
将 加 强 组 织 管 理 , 制 定 行 业 规 划 和 推
广 计 划 , 落 实 各 方 面 保 障 措 施 。
(2) 建 立 各 个 层 面 的 产 学 研 用 创
新 联 盟 , 将 各 行 业 、 各 地 方 具 有 技 术
优 势 的 生 产 企 业 、 高 校 、 研 究 院 所 、
用 户 企 业 组 织 起 来 , 形 成 数 控 机 械 产
品 创 新 联 盟 。
(3) 企 业 是 面 向 市 场 的 主 体 ,
是 财 政 投 入 的 主 体 , 当 然 是 技 术 创
新 的 主 体 。 市 场 的 驱 动 和 企 业 的 积
极 性 是 产 品 创 新 成 功 的 关 键 , 必 须
从 根 本 上 调 动 企 业 家 、 管 理 者 和 工
程 师 的 积 极 性 。 同 时 , 高 校 和 科 研
院 所 中 蕴 藏 着 为 我 国 机 械 工 业 贡 献
力 量 的 巨 大 积 极 性 , 要 采 取 有 力 措
施 , 动 员 他 们 、 组 织 他 们 、 依 靠 他 们 。
政 产 学 研 用 协 同 创 新 , 形 成 中 国 特
色 的 “ 数 控 一 代 ” 机 械 产 品 创 新 体 系 ,
团 结 奋 斗 , 努 力 完 成 这 样 一 个 伟 大
的 创 新 工 程 。
我 们 有 一 个 共 同 的 奋 斗 目 标 : 经
过 5 ~ 8 年 的 时 间 , 中 国 的 机 械 产
品 全 面 升 级 为 “ 数 控 一 代 ”; 再 经 过
10 年 左 右 的 时 间 , 到 2030 年 , 中 国
的 机 械 产 品 全 面 升 级 为 “ 智 能 一 代 ”,
整 体 上 走 到 世 界 前 列 , 为 中 国 的 现 代
化 做 出 基 础 性 、 战 略 性 的 贡 献 。
机 械 工 程 导 报 │ 2011 年 11/12 月 │ 47