數控機床之所以能夠達到(dào)比普通機床高得(dé)多(duō)的精度,最(zuì)根本的區別在於CNC和步進電機(或(huò)者(zhě)說伺服係統) CNC形(xíng)象點來說,就是將(jiāng)需要加工零件的(de)走刀進行“數字化”。
數控機(jī)床之所以能夠達到(dào)比普通機床高得多的精度,最根本的區別在於CNC和步(bù)進電機(或者說伺服係統(tǒng)) CNC形象點來說(shuō),就是將需要加工零件(jiàn)的(de)走刀進行“數字化”。對於(yú)我們(men)現有的最靈活的五軸加工中心來(lái)說,一個加工中心本(běn)來隻能夠進行三軸進給和兩軸旋轉,但之所以能(néng)夠加工出複雜曲麵,關鍵就在於軸之間的(de)“聯動(dòng)”——即軸(zhóu)與軸之間(jiān)的相互配合(hé)。本質上(shàng)這種聯動,需要的是數學和編程水平。
第二個難點則是插補,計算機(jī)是隻能走直線(xiàn)的,而我們需要的則是很多非常複雜的曲線,因此人們用“足夠密集”的折線來逼(bī)近曲線,而足夠密集的曲線就需要我們有更高脈衝(chōng)的步進電機,這裏又涉及到PLC,然後隨著頻率(lǜ)提高,進給速度的提(tí)高,我們的插補又要求“實時(shí)性”和快速(sù)反饋,這裏又涉及到控製器的智能化,算法(fǎ)又不可避免的複雜化,對整個閉環的反饋響應時間又是一個巨大的挑戰。
第三個難點是反饋(kuì),有一定水(shuǐ)平的數控(kòng)機床本身一定是一個(gè)閉環係(xì)統,即對輸入端的控製,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際位置進行控製,這裏就涉及到光柵(shān)尺的設計製造工(gōng)藝水平了。
以上三點是對於“數(shù)控”部分的難點,基本上都是數學和(hé)計算機方麵的難點,再加上(shàng)一些信號和控製方麵的問(wèn)題,下麵說下純機械方麵的困難。
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,就是專門研究機床加工(gōng)中的各種(zhǒng)誤差影響,這裏隻是(shì)簡單說幾個(gè)重點:
1,各(gè)種軸、絲杠和導軌:本身製(zhì)造精度——如(rú)同軸度、撓度、平直度等等,這(zhè)些零件的(de)製造質量最影響機床的加工精度,一般(bān)需要(yào)較好的車床(chuáng)銑床,特別是高精磨床,磨床一般決(jué)定了你能製造機床的精度上限。
2,軸承:決定了各(gè)種軸類部件的工作質量,滾動(dòng)體的質量直(zhí)接決定軸(zhóu)承的工作(zuò)壽命和(hé)質量,這裏涉及到滾動體的材質及其加(jiā)工工藝,好的材料是好軸(zhóu)承的一半。
3,刀具:這個(gè)和軸承類似,實際上主要就是材料問題,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(de)大學機製專業,甚至還有刀具這門課(kè)。
4,電機:這裏特指伺(sì)服電機,伺服電機直接影響輸出的轉矩(jǔ)和(hé)轉速,伺服電機更像是一台微型(xíng)機床,同樣的,其質量分(fèn)為控製器等等(軟件),永磁體、線圈等(děng)等(硬件),槽滿率等等(設計)。電(diàn)機方麵了解不多,據說硬(yìng)件由於我們(men)本身是稀土大國,因此永磁體問題不算大(dà),主要(yào)難點(diǎn)出來控(kòng)製器的程序設計等等軟件(jiàn)方麵。
5,裝配:這個我反倒(dǎo)覺得是和國外差距最大的,優秀經驗老道的裝配技師太少了,就算你有全套一流的零件,一個(gè)稍微差點的裝配工人就能把這台機床打(dǎ)到二流。頂尖的(de)裝配工人,能用二流的零件裝配起一台(tái)一流機床。沒辦法,這個隻(zhī)能(néng)靠時間來積累經驗。
6,其(qí)他:如各種大型零件(床身、箱體等等)的時效處理(lǐ),現在我國的噴丸技術還不錯,這(zhè)也是人工時效的一個(gè)方法,當然也有很多其他的(de)人工(gōng)時效(xiào)方法,自然時效現在也就是個情懷;機床的製造使用環境——最大(dà)的敵人就是(shì)溫度,恒溫(wēn)車間是稍微有點野心的機床企業所必備的,再(zài)就是車間的土地(dì)平整(zhěng)夯實,減小振動,濕度控製等等。這些是我們可以(yǐ)靠砸錢砸(zá)起(qǐ)來的。