數控機床之所以能夠達到比普通機床高得多的精度,最根本的區別在於CNC和步進電機(或者說伺服係統) CNC形象點(diǎn)來說,就是將需要加工零件的走(zǒu)刀進行“數字化”。
數控機(jī)床之所以能夠達(dá)到比普通機床高得多的精(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(xíng)象(xiàng)點來說,就(jiù)是將需要加工零件的走刀進行“數字化”。對於我們現有的最(zuì)靈(líng)活的五(wǔ)軸加工中心來說(shuō),一個加工中心本來隻能(néng)夠進行三軸進(jìn)給和兩軸旋轉,但之所以能夠加工出複雜曲麵,關鍵就在於軸之間(jiān)的“聯(lián)動”——即軸與軸之間(jiān)的相互(hù)配合。本質上這種聯動,需要的是數學和編程(chéng)水平。
第(dì)二個難點則是插補,計算(suàn)機是隻能走(zǒu)直線的,而我們需要的則是很多(duō)非常複雜的曲線(xiàn),因此人們用(yòng)“足夠密集”的折線來逼近(jìn)曲線,而足夠密(mì)集的曲線就需要(yào)我(wǒ)們(men)有更高脈衝的步進電機,這裏又涉及到PLC,然後(hòu)隨著頻率提高,進給速度的提高,我們的插補又要求(qiú)“實時性”和快速反饋(kuì),這裏又涉及到控製器的智能化,算法又不可避免的(de)複雜化,對整個閉環(huán)的反饋響應時間(jiān)又是一個巨大的挑戰。
第三個難點是反饋,有一定水(shuǐ)平的數控機床(chuáng)本身一定是一個閉環係統,即對輸入端的控製,其(qí)中以全位置閉環為最,利用光柵尺輸出信號直(zhí)接對絲杠的實(shí)際位置進行控製,這裏就(jiù)涉及到光柵尺的設計製造工(gōng)藝水平了。
以上三點是對於“數控”部分(fèn)的(de)難點,基本上都是數學和計算機方麵的難點,再(zài)加上(shàng)一(yī)些(xiē)信號和控(kòng)製方麵的問題,下麵說下純機(jī)械方麵的(de)困難。
純(chún)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中的各種誤差影響,這裏隻是簡單說幾(jǐ)個重點:
1,各種軸、絲杠和導(dǎo)軌:本身製造精度——如同軸度、撓(náo)度(dù)、平直度等等,這些零件的製造質量最影響機床的加工精度,一般需(xū)要較好的車床銑床,特別是高(gāo)精(jīng)磨床,磨床一般決定了你能製(zhì)造機床(chuáng)的精(jīng)度上限。
2,軸承:決(jué)定(dìng)了各種軸類部件的工作質(zhì)量,滾(gǔn)動體的質量直接決定軸承的工作壽命和質量,這裏(lǐ)涉(shè)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(dāo)具:這個和軸承類似,實際(jì)上主(zhǔ)要(yào)就是材料問(wèn)題,而且除開(kāi)材料,光是刀(dāo)具的幾何形狀的選擇,就能出一本(běn)厚厚(hòu)的書了。以(yǐ)前的大學機製專業,甚(shèn)至還有刀具這門(mén)課。
4,電機:這裏特指伺服電(diàn)機,伺服電機直接影響輸出的轉矩和轉速,伺(sì)服電機更像是一台微型機床,同樣的,其質量分為控製器等等(děng)(軟件),永磁體(tǐ)、線圈等等(硬件),槽滿率等等(設計(jì))。電機方麵了解不多,據說硬件由於我們本身是稀(xī)土大國,因此永磁體問(wèn)題(tí)不算大,主要難點出來控製器的程序設計等等軟件方麵。
5,裝配:這個我反倒覺得(dé)是和國外差距最(zuì)大(dà)的,優秀經驗(yàn)老道的裝配技師太少了,就算(suàn)你(nǐ)有全套一流的零件,一個稍微差點的裝配工人就能把這台機床打到二流。頂尖的裝(zhuāng)配工人,能用二流的零件裝配起一台一流機床。沒(méi)辦法,這(zhè)個隻能靠時(shí)間來積累經驗。
6,其他:如(rú)各種大型零件(床身、箱體等等)的時(shí)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法,當然也有很多(duō)其他的人工時效方(fāng)法,自然時效現在也就是(shì)個情懷;機床的製造使用環境——最大的敵人就是溫(wēn)度,恒溫車間是稍微有點野心的(de)機床企業(yè)所必備的,再就(jiù)是車間的土地(dì)平整夯實,減小振(zhèn)動,濕度控製等等。這些是我們可以靠砸錢砸起來的。