1. 自动化生产
自动化生产是人类生产活动中的一种先进、完善的高级生产形式，是科学技术不断进步和生产高度发展的产物，也是人类向往和期待的一种理想生产形式。自动化生产时，各种高生产效率的机械设备代替了人类繁重的体力劳动，各种自动控制装置、仪器、计算机代替了人的操纵管理和部分脑力劳动，整个生产过程可以在无人参与下，自动按最佳状态连续进行生产，简要表示为: 机械化、自动化机械设备→人的部分脑力劳动。
自动化生产经历了:
①机床的变革: 机械传动 (皮带、齿轮、蜗轮蜗杆、离合器等传动)→液压和气体传动→伺服传动→直接驱动的演变。
②刀具的变革: 整体式→焊接式→机夹可转位式; 特别是刀具材料的变革: 高速钢→硬质合金→陶瓷→CBN。
③电气控制和传感技术的变革。
每次进步都使加工精度提高、加工成本降低，所以，自动化加工是依赖工艺系统的进步作为支撑的。
2. 复合加工
复合加工是指在柔性自动化的数控加工条件下，当工件在机床上一次装夹后，能自动进行同一类工艺方法的多工序加工 (如同属切削工艺的车、铣、钻、镗等加工) 或者不同类工艺方法的多工序加工 (如切削加工和激光加工)，从而能在一台机床上顺序地完成工件的全部或大部分加工工序。复合加工机床一般具有以下4个特征:
①设置较少，有时甚至是一次性的;
②复杂工件能在同一台机床上加工，无须多台机床;
③减少工件的装夹次数;
④加工现场机床设备数量减少，不需要在设备上投入很多。
复合加工机床的功能是从以下两个方面实现的:
①设计的机床能进行一道以上的加工工序，现在，有些机床能提供铣削、钻削、攻丝、车削、磨削、焊接和调平等多种功能;
②通过加速工件装夹速度来使机床提高产出，这主要是通过在单台机床或单元内增加机器人或工件夹持机构来实现的。
3. 数控加工
相对于普通加工，数控加工的加工过程是自动化的，数控加工将零件的几何信息、工艺信息用规定的代码编成程序，用程序来控制加工过程，但很多数控机床辅助过程 (装料、夹紧、卸料、换刀、测量) 还是手动。数控加工的工序比较单一 (如数控车、数控铣、数控磨等); 而智能加工是在数控加工的基础上发展起来的，运用机械手或机器人使所有过程都是自动化的，并在一台数控机床或几台数控机床连续完成几道工序的全自动化的加工。
4. 实际应用举例
(1) 活塞环全自动成型磨床
3MK8116全自动活塞环外圆成型磨床是新近设计投产的数控磨床，主要用于精加工磨削Φ60～Φ160活塞环外圆锥面或沟槽等外圆成型面。目前，活塞环生产厂家使用的全自动数控活塞环外圆成型磨床主要有两轴数控和五轴数控两种机床。两轴数控机床 (如R-5) 的数控坐标运动为砂轮架进给及修整器纵向进给; 五轴数控机床 (如R-7) 的数控坐标运动为砂轮架横向移动，砂轮架纵向进给及修整器纵、横向进给，头架伺服驱动。
3MK8116全自动活塞环外圆成型磨床采用FANUC或SIEMENS系统，是五轴四坐标数控机床 (见图2-1)，即砂轮架横向移动坐标、砂轮架纵向进给坐标、修整器横向进给坐标及修整器纵向进给坐标头架伺服驱动。修整器可以两轴联动仿形修整，通过程序设定即可联动插补走出所需型线，无须靠模成型。装料采用力矩电动机通过V形导轨送料，而卸料采用机械手 (见图2-2) 实现全自动。
可见，自动化是通过数控伺服、数控系统、检测及传感装置、机械本体、机械手、液压及气动等装置，以及数控的轴数来实现的。
(2) 活塞环的珩磨与清洗加工
如图2-3所示为四轴数控活塞环的珩磨与清洗复合加工机床，单台珩磨加工的生产节拍 (即生产效率) 可随时调节。它采用伺服驱动控制和液压控制以及两个机械手 (见图2-4)，能一次在料仓中装满270～540mm堆高的活塞环; 能自动准确地下、送料，装、卸压板和螺母，以及出料，从而实现加工和辅助运动的全自动。单台珩磨机装满一次料，自动加工的时间为: 1桶料珩2～3min，完成所有环的珩磨6～9min。这期间不需要人操作，所以，料仓装料0.5min，清洗出料0.5min; 1个操作工在单台珩磨机上仅需操作1.0～1.5min，故1个操作工操作4台这种新珩磨机是很轻松的——效率高、自动化程度高，实现了珩磨和清洗两工序的集成。
显然，把许多加工工序集中到一台机床上完成，不仅消除了分散加工时间、工件在各工序流通过程中的运输和等待时间，相应缩短了工件的加工周期和减少车间的在制品数量，而且由于工件不需要在不同(或同一) 机床上重新定位装夹，从而既减少了加工辅助时间，又提高了工件的加工精度，特别是形位精度。自数控机床发明以来，复合加工便是其重要的技术发展方向之一。
(3) 双主轴车削中心
如图2-5所示五轴数控双主轴车削中心，配置了六轴数控的上下料机器人，这种双主轴车削中心特别适合活塞、齿轮等零件的复合加工，它能完成活塞、齿轮的多道车、钻工序。活塞是汽车发动机里的一个重要零件，属于薄壁回转类零件，刚性差而要求尺寸精度高及表面粗糙度小，各表面相互位置有较高要求。加工活塞有利于基于复合加工的双主轴车削中心的加工性能的发挥。
其加工循环和夹持方式是:
①夹活塞顶部外圆，车止口;
②夹止口，车顶部、活塞顶部外圆，切环槽，数控仿形车裙部椭圆;
③钻油孔，铣直通槽 (在1台双主轴车削中心上完成)。
图2-3 四轴数控活塞环的珩磨与清洗复合加工机床
可见，在双主轴车削中心上一次装夹，通过第二主轴自动转换加工基准的方法实现3道工序集成，保证了多个面之间的位置精度要求及尺寸精度要求。这样不但节约机床、工具、操作工、生产场地，而且上下料用机器人，夹紧或松开工件采用液压或气动卡盘，刀具由伺服刀塔自动换刀，实现了生产过程的全自动化以及工序的复合化。
实际上，从硬件上看: 全自动化、复合化的智能加工是由车削中心或加工中心，再配置机器人或机械手构成的柔性制造单元 (FMC)，但是有一个前提，即夹具必须是自动 (液压或气动等) 的。
5. 自动化助力制造业
近15年来，自动化助力制造业不断创新，从简单的机械加工到集机电一体化的复合制造、从单一生产到多级连续制造，工业自动化功不可没。
伴随着中国制造业蓬勃发展的15年，自动化也在朝着集提高效率、质量控制、流程控制、远程服务、节能环保等功能于一身的“新”方向发展。
自动化创新可以用以下几个词来概括。
(1) 集成
集成是自动化的发展方向，工业自动化也一直在走集成之路。自动化的集成涉及多个方面，包括产品与产品的集成、系统与系统的集成、产品与系统的集成、系统与上位机的集成等，真正的集成需要有通畅的数据传递能力、良好的协调操作能力，能够帮助客户实现设备控制、安全保护、信息共享、生产调度、设备管理、生产优化等。
众多工业自动化厂商也一直在走集成之路，努力将各种自动化产品有效地集成在一起，以提供给客户一个完整的解决方案。但不可否认的是，自动化软件的发展程度要落后于硬件的发展，这导致了许多集成仅仅是简单的加法组合，而没有形成真正有效的集成。
图2-5 五轴数控双主轴车削中心
未来，随着市场需求的迫切性以及竞争的加剧，真正有效的集成解决方案必然将促进自动化集成更进一步的发展。
(2) 通信
可以说，通信技术是改变自动化发展方向最重要的因素之一。在过去15年里，现场总线技术因其成熟、实时性高、安全可靠、经济实用等优点，已经成为制造业中最基础的通信手段。从商业以太网中转化而来的工业以太网技术更是改变了信息孤岛，使制造设备不再是一个个单独的个体，而是真正成为了系统，大大提高了生产制造的效率、缩短了流程、降低了能耗。
制造业正在或者说已经走入了信息化时代。如今，设备之间的数据交换变得越来越频繁，自动化产品和系统具有良好的通信能力是每个自动化供应商必须要考虑的事情。同时，远程控制、远程诊断以及许多新的服务方式都是建立在良好的通信基础上的，通信为自动化的未来提供了更多的可能性。
(3) 安全
安全的发展同样离不开自动化。制造业的安全可以分为机械安全和过程安全。
机械安全主要保障的是人身，已经受到了高度重视，安全开关、安全按钮、安全门、安全地毯相继成为工厂内的宠儿，伴之而来的还有安全传感器、安全PLC、安全总线、安全以太网等产品。
过程安全则是保障生产过程的安全性。如今，许多自动化供应商已经在考虑安全解决方案，真正的安全解决方案不仅仅是提供一种或几种安全产品，而更多的是提高用户设备的安全性。如何将安全功能嵌入到用户机械设备中去，在不影响生产过程的情况下提高安全保障，还亟待有更好的发展。
(4) 节能
在能源紧缺的今天，节能离不开自动化的支持。在新能源方面，无论是太阳能还是风能，自动化技术都已做出了贡献。
自动化技术是节能改造的主要技术手段，如变频调速技术可有效地节约电能，先进的控制系统可提高效率、降低能耗等。在能源消耗十分严重的制造业中，自动化在节能应用中将发挥越来越重要的作用。
未来，新自动化技术将继续解决两个非常重要的问题: 标准和开放。
现代工业必须强调标准化，而新自动化的发展速度却远远超过了技术涌现的速度。标准化的建立意味着技术走向成熟期，并将促进这种技术向前发展。
用户也希望新自动化技术能够标准化。纷杂林立、互不统一的自动化技术让用户无所适从，而且造成了资源的浪费，并给产品生产、设备升级等方面造成了困扰。
标准化必须建立在开放性上，没有真正的开放就不会有标准化。具备一定开放性的自动化才能带给我们真正的集成、完美的通信以及更安全的保障。
不断秉承创新精神的自动化在15年间创造了许多新的产品和理念，如变频器、现场总线、工业以太网、机器视觉等。
15年来，新自动化是推动制造业高速发展的最直接力量，而这种力量将搭载着“创新”的原动力，变得更加强大!
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