數控機床之所以能(néng)夠達到(dào)比普通機床(chuáng)高得多的精度,最(zuì)根(gēn)本的區別在於CNC和步進(jìn)電機(或者說伺服係統) CNC形(xíng)象點來說,就是將需要加工零件的走刀進行“數字化”。
數控機床之所以(yǐ)能夠達到比普通機床高得(dé)多的精度,最根本的區別(bié)在於CNC和步進電(diàn)機(或者(zhě)說伺服係統) CNC形象點來說,就(jiù)是(shì)將需要加工零(líng)件的走刀進(jìn)行“數字化”。對於我們現有的最靈活(huó)的五軸加(jiā)工中心來說,一個加工中心本來隻能夠進行三軸進給和兩軸旋轉,但之所以能夠加工出複雜曲麵,關鍵就(jiù)在於軸之間的“聯動”——即軸與軸之間的相互(hù)配合。本質上這種聯動,需要(yào)的是數學和編程水平。
第二個難(nán)點則是插補,計算機是隻能(néng)走直線的,而我們需要的則是很多非常複雜的曲線,因(yīn)此人們用“足夠密集”的折線來逼近曲線(xiàn),而足夠密集(jí)的曲線就需要我們有更高脈衝的步進電機,這裏(lǐ)又涉(shè)及到(dào)PLC,然後隨著頻率提高,進給(gěi)速度的提高,我們的插補又要求“實時性(xìng)”和快速反饋,這裏又涉及到控製器(qì)的智能化,算法又(yòu)不可(kě)避免的複雜化,對整個閉環的反饋響應時間又是一個巨大的挑(tiāo)戰(zhàn)。
第三個難點是反饋,有一定水平的數控機床本身一定是一個閉環係統,即(jí)對輸(shū)入端的控製,其中以全位置閉環為最,利用光柵尺輸出信號直接對絲杠的實(shí)際位置進行(háng)控(kòng)製,這裏就涉及到(dào)光柵尺的設(shè)計製造工藝水平了。
以上(shàng)三點是對於“數控”部分的難點,基本上都是數學和計算機方麵的難點,再加上一些信號和控製方麵的(de)問題,下麵說下(xià)純機械方麵的困難。
純機械方麵其實非常複雜,有一門課叫做機械設計製造基礎,就是專門研究機床(chuáng)加工(gōng)中的各種(zhǒng)誤差影響,這裏隻是簡單說幾個重點:
1,各種軸、絲杠和導(dǎo)軌:本身製造精度——如同軸度、撓度、平直(zhí)度等等,這些零(líng)件的製造質量(liàng)最影響機床(chuáng)的加工精度,一般需要較好的車床(chuáng)銑床,特別是高精磨床,磨(mó)床一般決定了你能製造機床的精度(dù)上(shàng)限。
2,軸(zhóu)承:決定了(le)各種軸類(lèi)部件的工作質量,滾動體的質量(liàng)直接決(jué)定軸承的工作壽命和質量(liàng),這裏涉及到滾動體的材質及其(qí)加工工藝,好的材料是好軸承的一(yī)半。
3,刀具:這個和軸承(chéng)類似,實際上(shàng)主要就是材料問題(tí),而且除開(kāi)材料(liào),光是刀(dāo)具的幾(jǐ)何形狀的選擇,就能出一(yī)本厚厚(hòu)的書了。以前的大學機(jī)製專業,甚至還(hái)有刀具(jù)這門課。
4,電機:這裏特(tè)指伺(sì)服(fú)電機,伺服電機直接影響輸出的轉矩和轉速(sù),伺服電機更像是一台(tái)微型機床,同樣的,其質量分為控製器等(děng)等(děng)(軟件),永磁體、線圈等等(硬件),槽(cáo)滿率等等(děng)(設(shè)計)。電(diàn)機方麵了解不多,據說硬件由於我們本身是稀土大國,因此永磁體問題不(bú)算(suàn)大,主(zhǔ)要難(nán)點出來控製器(qì)的程序設計等等軟件方麵。
5,裝配:這(zhè)個我(wǒ)反倒覺得(dé)是(shì)和國外差距最大的,優秀經驗老道的裝配技師太少了,就算你(nǐ)有全套一流的零件,一個稍微差點的裝配工(gōng)人就能把這台機床打到二流(liú)。頂尖的裝配工人,能用二流的零件裝配起一台一流機床。沒辦法,這個隻能靠時間來積累經驗。
6,其他:如各(gè)種大型零(líng)件(床(chuáng)身、箱體等等)的時效處理,現在我國的噴丸技術還不錯,這也是人工時效的一個方(fāng)法,當然也有很多其(qí)他的人工時效(xiào)方法,自然時效現在也(yě)就是個情懷;機床的製造使用環境——最大的敵人就(jiù)是溫度,恒溫車間是稍(shāo)微有點(diǎn)野心的機床企(qǐ)業所必備的,再就是車間的土地平整夯實,減小振動,濕度(dù)控製等等。這些是我們可(kě)以靠砸錢砸起來的。