現(xiàn)代鋼琴有300多年發(fā)展史，起源于歐洲的意大利，傳入中國也有200多年的歷史，但是鋼琴以一定的規(guī)模進入中國卻是19世紀中葉。我國于20世紀初在上海建立了鋼琴組裝廠，雖然主要零件是從英國運來，但在生產過程中為后來我國自己的鋼琴工業(yè)培養(yǎng)了技術人才；1950年10月，北京新中國樂器廠制造了完全由自己設計、全部零件由自己生產的第一臺國產立式鋼琴。至此，鋼琴在中國掀開了全新的篇章，1980年全國年產鋼琴不足萬臺，而自1980年開始到2000年的20年間，全國鋼琴產量已發(fā)展到年產26萬臺。國民對鋼琴的需求不斷增加，直接說明了三件事：
　　一、國家繁榮昌盛，人們的生活水平穩(wěn)步提高，對精神文明有了更高的追求；
　　二、我國鋼琴的教育事業(yè)得到長足的發(fā)展，越來越多的家長意識到，學習鋼琴對孩子性格的養(yǎng)成及素質的提高大有益處，使未來的生活豐富多彩，與此同時，中國的琴童也不斷地在國際性賽事中屢獲大獎；
　　三、中國的制造業(yè)在迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的鋼琴制造是純手工作業(yè)，高產量意味著機器取代人手，高品質意味著精準的數(shù)控設備也正逐步進入傳統(tǒng)的手工制造行業(yè)。

數(shù)控機床的優(yōu)缺點及種類

數(shù)控機床是機電一體化在機械加工領域中的典型產品，它是將電力電子技術、自動化控制技術、電機技術、自動檢測技術、計算機控制技術、傳感器技術、機床、液壓及氣壓傳動技術和加工工藝等集中一體的自動化設備。
　　一、數(shù)控機床主要有以下優(yōu)點：
　　1、對零件的適應性強，可加工復雜形狀的零件。在同一臺數(shù)控機床上，只需更換加工程序，就可適應不同品種及尺寸工件的自動加工。為復雜結構的單件、小批量生產以及試制新產品提供了極大的便利。
　　2、加工精度高，加工質量穩(wěn)定。目前，數(shù)控機床控制的刀具和工作臺最小移動量普遍達到0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機床達到很高的加工精度。此外，數(shù)控機床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產品合格率高。
　　3、生產效率高。由于數(shù)控機床結構剛性好，允許進行大切削用量的強力切削，從主軸轉速和進給量的范圍比普通機床大，因此在加工時可選擇最佳切削用量，提高了數(shù)控機床的切削效率，節(jié)省了機動時間。與普通機床相比，數(shù)控機床的生產效率可提高2-3倍。
　　4、良好的經濟效益。使用數(shù)控機床進行單件、小批量生產時，可節(jié)省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節(jié)省直接生產費用；同時還能節(jié)省工裝設計、制造的費用；數(shù)控機床加工精度高、質量穩(wěn)定，廢品率低，使生產成本進一步下降。此外，數(shù)控機床還可實現(xiàn)一機多用，所以數(shù)控機床雖然價格較高，仍可獲得良好的經濟效益。
　　5、自動化程度高。數(shù)控機床可大大減輕工人的勞動強度，減少操作人員的數(shù)量，有利于企業(yè)現(xiàn)代化管理。
　　二、數(shù)控機床的缺點：
　　1、價格較高，設備首次投資大。
　　2、對操作、維修人員的技術要求較高。
　　3、加工復雜形狀的零件時，手工編程的工作量大。
　　三、數(shù)控機床的種類很多，主要分類如下：
　　1、按工藝用途分類。按工藝用途，數(shù)控機床可分類如下：
　　（1）普通數(shù)控機床：這種分類方式與普通機械機床分類方法一樣，銑床、數(shù)控錨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機床等。（2）加工中心機床：數(shù)控加工中心是在普通數(shù)控機床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構成的機床，它可在一次裝夾后進行多種工序加工。
　　2、按運動方式分類。按運動方式，數(shù)控機床可分類如下：
　　（1）點位控制數(shù)控機床，數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具，主要有：數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標錘床、數(shù)控沖剪床等。
　　（2）直線控制數(shù)控機床，數(shù)控系統(tǒng)除了控制點與點之間的準確位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進行控制。主要有：簡易數(shù)控車床、數(shù)控銷、銑床。
　　（3）輪廓控制數(shù)控機床，數(shù)控系統(tǒng)能對兩個或兩個以上運動坐標的位移和速度進行連續(xù)相關的控制，使合成的運動軌跡能滿足加工的要求，主要有：數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。

弦碼加工工藝與數(shù)控機床使用的可行性

鋼琴共鳴盤由背架、音板、鐵板、弦碼和弦列組成，是鋼琴的核心部件。弦碼是共鳴盤的重要組成零件，安裝在鋼琴的音板上。弦碼的作用是把弦振動的能量傳遞給音板，并起美化音質的作用。立式鋼琴的弦碼分為低音和中高音兩支。
　　目前半機械半手工的弦碼加工流程是：
　　①用手電刨加工弦碼面板，按設計要求刨出弦碼高度，大致為中間高兩端低的拱橋狀；
　　②使用定位孔工裝把弦碼釘孔印在弦碼面板上，然后把弦碼放在專用鉆床上已安裝好的傾斜的工裝托板上仔細小心地鉆出碼釘孔。弦碼釘孔分為1個/組、2個/組和3個/組3種狀態(tài)，總共430多個孔，角度和傾斜方向呈左右對稱，其中3個/組的孔勻布在10mm范圍內(見圖1)；

圖1

③手工鏟坡：以3孔連線為基準使用專用刀具向外側鏟出槽底是弧度的凹槽，總共超過130個凹槽(見圖2)；

圖2

 ④手工打入弦碼釘；
　　⑤根據定位工裝把弦碼裝在音板上。
　　由此可見，弦碼的加工工藝要求是非常高的，是一個復雜、細致、精準度高的過程，因此弦碼加工工序被定為鋼琴生產的一個“關鍵工序”。但是該工序由于技術要求高，手工操作勞動強度大，容易出現(xiàn)質量波動，而且加工過程會產生一定的噪音和粉塵，工作環(huán)境較差。按照共鳴盤的設計要求，弦碼和鐵板之間有多點精確的級差要求，因鐵板的鑄造工藝決定鐵板的尺寸是否會出現(xiàn)細微的、不穩(wěn)定的變化，為了修正這些變化，通常采用調整鐵板高度的方法進行補救，但鐵板的鋼性非常大，可調空間有限，所以，即使發(fā)現(xiàn)了弦碼和鐵板之間存在的級差不符合設計要求，也無法對弦碼進行二次加工以使之符合圖紙尺寸。這就是傳統(tǒng)的弦碼加工工藝造成裝配上的最大困擾。
　　“提升弦碼加工生產效率和技術質量水平，同時滿足改善環(huán)境，降低勞動強度的要求”是鋼琴共鳴盤生產上的一個思考重點，運用數(shù)控設備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工操作進行弦碼加工的想法應運而生，使用輪廓控制數(shù)控機床將是解決以上問題的首選途徑。如果在弦碼的加工流程上推行數(shù)控機床進行加工，不僅數(shù)控機床的各種優(yōu)點可充分體現(xiàn)，使弦碼加工各種細致復雜的工作可脫離人為操作誤差；而且可以徹底解決弦碼和鐵板之間的級差不符合圖紙的問題。
　　設計數(shù)控機床加工弦碼的工藝流程有兩個難題：
　　1、要根據弦碼和鐵板之間的設計級差，針對鐵板的唯一性測量其高度，確定弦碼的切削量。
　　2、確定弦碼加工各個工步是集中由一臺數(shù)控機床完成，還是把工步分離，由數(shù)控機床組完成。
　　從前面介紹的數(shù)控機床的特點可知，刀具是要根據數(shù)控系統(tǒng)設定的運動軌跡進行加工，單從效率上講是比不上熟手工人的操作速度的。當數(shù)控機床全線投入弦碼生產的流水線后，如何提高生產效率并降低成本，關鍵在于工序組合設計。這個成功案例巧妙地解決了這兩個難題，把質量穩(wěn)定、操作簡便、產能保證、維護方便等各方面有機地結合在一起。要滿足第一點要求，首先數(shù)控機床上必須安裝自動測量儀，其次是弦碼加工的現(xiàn)有步驟要顛倒過來，也就是要預先把未銑面板的弦碼裝好在音板上；再根據弦碼位置把鐵板放好，這樣，自動測量儀就可以測出鐵板高度，結合級位尺寸計算弦碼高度，從而確定弦碼面板的切削量。
　　然而要完成弦碼加工，使用到的刃具較多：銑面板的平底銑刀、鉆弦碼釘孔的鉆咀、鏟坡的圓底銑刀以及氣動壓釘頭。如果集中由一臺數(shù)控機床完成，那么就容易出現(xiàn)刃具多、數(shù)據量大、維修難度大、一個工序出問題整臺機器停止運作等問題，因此是不可取的。
　　采用多臺單一功能的數(shù)控機床組成流水線加工，雖然首次投入資金較多，但對于生產效率、操作使用和設備維護更有利。從弦碼的設計進行基本估算，測量鐵板高度所用的時間最少，鉆弦碼釘孔和壓弦碼釘所用的時間最多。因此，流水線上數(shù)控機床的加工步驟采取以下方案：
　　①“鐵板、弦碼測高” ②“刨弦碼高度” ③“鉆孔和鏟坡” ④“壓入弦碼釘”。把“鉆孔”和“鏟坡”兩個工步合并在一臺機，可以減少一次弦碼高度的測量時間和測量誤差，保證了效率和質量。而且工步合并后，與上下工步的時間比大致上是1：2：1，只要設置2臺相同的機床，就可以使前后工序的生產節(jié)拍基本一致。經過試制和驗證，各臺數(shù)控機床的加工環(huán)節(jié)產品質量均達到要求，弦碼的最終產品質量也符合工藝要求。
　　弦碼加工數(shù)控機組的使用，大大降低了生產工人的勞動強度，車間環(huán)境明顯改進，給勞動者提供了一個低噪音、低粉塵的優(yōu)良工作環(huán)境，同時新工人操作設備的學習期與原來手工操作的學習期相比明顯縮短，節(jié)約了企業(yè)的用人成本。弦碼加工數(shù)控機組的研發(fā)和使用，解決了高檔鋼琴共鳴盤產量和質量不穩(wěn)定的迫切問題，為我國鋼琴早日達到世界一流水平提供了強而有力的技術支持。