數控機床之所以能夠(gòu)達到比普通機床高得多的(de)精度,最根本的區別在於CNC和步進電機(或者說伺服係統) CNC形象(xiàng)點來說,就是將(jiāng)需要加工(gōng)零(líng)件的走刀進行“數字化”。
數控機床之所(suǒ)以能夠達到(dào)比普通(tōng)機床高得多的精(jīng)度,最根本的區別在於CNC和步進電機(或者說伺服係統) CNC形象點來(lái)說,就是將(jiāng)需要加(jiā)工零(líng)件的走刀進行“數字化”。對於我們現有的最靈活的五軸加工中心來說,一個加工中心本來隻能夠進(jìn)行三軸進給和兩軸旋轉,但之所以能夠(gòu)加工出複(fù)雜曲麵,關鍵就在於(yú)軸之間的“聯動”——即軸與軸之間的相(xiàng)互配合。本質上這種聯動,需要的是(shì)數學和編程水平。
第二個難點則是插補,計算(suàn)機是隻能走直線的,而我們(men)需要的則是很多非常複(fù)雜(zá)的曲線,因此人們用“足夠密(mì)集”的折線來逼近曲線,而足夠密集的曲線(xiàn)就需要我們有更(gèng)高脈衝的步進電機,這裏又(yòu)涉及到PLC,然後隨著頻率(lǜ)提高,進給速度的提高(gāo),我們的插補又要(yào)求“實時性(xìng)”和快速反饋,這裏又涉及到控製器的智能化,算(suàn)法又不可避免的複雜化,對整個閉環的反饋響應時間又是一(yī)個巨(jù)大的挑戰。
第三個難點是反饋,有一定(dìng)水平的數(shù)控機床本身一定是一(yī)個閉環係(xì)統,即對輸入端的控製(zhì),其中以全位置閉環為最,利用光柵尺輸出信(xìn)號直(zhí)接對絲(sī)杠的實際位置進行控(kòng)製,這(zhè)裏就涉及到光柵尺的設計(jì)製造工(gōng)藝水平了。
以上三點是對於“數控”部(bù)分的難點,基本上都(dōu)是數(shù)學和計(jì)算機方麵的難點,再加上一些信號和控製方(fāng)麵的問題,下麵說下純機械(xiè)方麵的困難。
純機械方麵其實非常複雜,有(yǒu)一門課叫做機械設計製造基礎,就是專門研究機床加工(gōng)中的各(gè)種誤差影(yǐng)響,這裏隻是簡(jiǎn)單說幾個(gè)重(chóng)點(diǎn):
1,各種軸、絲杠和導軌:本身製造精度——如同軸度、撓(náo)度、平直度等等,這些零件的製造質量最影(yǐng)響機床的加工精度(dù),一般需要(yào)較好的車床銑床,特別是高精磨床,磨床一般決定了你能製造機床的精度上限。
2,軸(zhóu)承:決定了各種軸(zhóu)類部件的工作質量,滾動體的質量直接決定軸承的工作(zuò)壽命和質量,這裏涉及到滾動體的材質及其加工工藝,好的材料是好軸承的一半。
3,刀具:這個和軸承類似,實際上(shàng)主要就是材料問題,而且除開材料,光是刀具的幾何形(xíng)狀的選擇,就能出一本厚厚的書了。以前的大學機製專(zhuān)業,甚至還有刀具這門課。
4,電機:這裏特指(zhǐ)伺服電機,伺服電機直接影響(xiǎng)輸出的轉矩和轉速,伺服電機更像是一台微(wēi)型機(jī)床,同樣的(de),其質量分為控製器等等(軟件),永磁(cí)體、線圈等等(硬件),槽滿率等等(設(shè)計(jì))。電機方(fāng)麵了解不多,據說硬件由於我們本身是稀土大國,因此永磁體問題不算大,主要難點出來控製器的程序設計等等軟(ruǎn)件方麵。
5,裝配:這(zhè)個(gè)我反倒覺得是(shì)和國外差距最大的,優秀經驗老道的裝配技師太少了,就算你有全套一流(liú)的零件,一個稍微差點的裝(zhuāng)配工人就能把這台機床打到二流。頂尖的(de)裝配工人,能用二流的零件裝配起一(yī)台一流機床。沒辦法(fǎ),這(zhè)個隻能(néng)靠時間來積累經驗。
6,其他:如各種大(dà)型零件(床身、箱體等等)的時效處理,現在(zài)我國的噴丸技術還不錯,這也是人(rén)工時效(xiào)的一個方法(fǎ),當然也有很多(duō)其他(tā)的人工時效(xiào)方法(fǎ),自然(rán)時效現在也就是個情懷;機床的(de)製造使用環境——最(zuì)大的敵人就是溫度(dù),恒溫車間是稍微有(yǒu)點野心的機床企業所必備的,再就(jiù)是車間的土地平整夯實,減小振動,濕度控製等等(děng)。這些是我們可以(yǐ)靠砸(zá)錢砸起來的。