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在數控車床加工精度進步中是什么起到決定性?

所屬分類:行業新聞 點擊次數:1451 發布日期:2021-10-15


如何去進行相關的數控機床計算呢?從一開始的完全靠摸索,到各種各樣的簡化模型,再到現在的精密模型,機床的設計一直在圍繞著這些理論和模型轉。這些 理論和模型中間用上理論力學、材料力學、彈性力學、塑性力學、流體力學等等當時最前沿的知識,歷史上有無數讓后人仰慕的牛人為它奮斗了終身。但在以前,計 算方法都是簡化計算或經驗公式,因此對機床的精度的全面細致分析一直沒有,人們雖然能造出高精密的機床,但靠的是理論的大致指導和各個方面的不停摸索出的 經驗,因此對于整個工業來說,高精密的機床的生產還是手工作坊式,誰也不能完全保證這是個可復制的生產過程。直到70年代,有限元法的橫空出世,模型才能 精確分析,開始比較有說服力了。正如**到處是JQ,可光補風捉影的猜測是不行的,那只會讓人民群眾真正關心的JQ溜掉,因此要有證據,要從心里學、社會 學出發,構建出雙方詳細的心里變化和活動,才能真正的發現JQ。順便提一下,有哪位好人能給我幾張豬頭卡,我要用它們來對在**軍版公然發展JQ的童鞋表 示廣大群眾的熱切關心。

當然了,提出理論模型無論對錯都是要付代價的,大家都是吃這碗飯的,誰會自認自己不行呢?因此吵吵嚷嚷是常態,動用學霸作風打擊對方也是很常見的, 各國都如此。我的某位工科老師留學前蘇聯,前蘇聯的博士答辯委員會成員是國家指定成員來自的單位,該單位將人選上報國家后基本要這人退休后才能換 人。畢業答辯時他的一位同學選了一個高難度的課題,在學術界一直是有爭論的,放國內那就是應該好好表揚的事,可答辯委員會成員聽完論文后,他們之間卻分成 幾派吵了起來,那個倒霉的同學在上面不知所措的站著,純潔的像個小白兔一樣,最后只能第二年再答辯了。當然了,一旦模型和理論被證明正確,那就抖起來了, 那就是新一代的學霸。

順便說一下,對于我等學機械的來說,有限元法就是圣殿呀,干機械設計的不會有限元分析,出門都不好意思和人打招呼。當然了,由于機械發展的實在是太 久了,中間出了很多的經驗公式和實驗數據,一般的設計,不用有限元法照樣可以完成。記得本FC在課程設計時,計算校核就是經驗公式、查表、查各種性能曲 線。到軍工廠后驚訝的發現,搞機械設計的竟然沒人懂有限元,但同時絕望的發現,他們的設計也沒任何問題。他們的經驗豐富到什么程度呢?設計室的主任能夠簡 單用筆算一下就能知道你這個設計(雷達)的重心在哪,而且誤差還很?。槭裁匆f重心,因為雷達是旋轉的,要配平,這很重要)。當然了,不管再牛B的經 驗,理論和方法上一旦能精確分析,終究會變成新時代的屠龍刀法。

a、對于機床的動力來源,我在前面的介紹中已指出,直道20世紀初,很多機床仍然不是用電機來獲得動力的,而是動力車間通過鍋爐產生動力,傳遞到車 間的大梁上,再通過皮帶傳遞到機床上。那么,機床的轉速和速度的不均勻性就可想而知了,更何況,一個車間的機床的皮帶都是連在一根大梁上。在歷史上,人們 為降低來自動力對加工精度的影響可是動足了腦筋,在理論的支持下各種方法都用過,如工作過程中機床都開著,而不是一會有一臺啟動,一會有一臺關機,這樣可 以保持動力的總輸出是穩定的,從而提高加工精度。

動力換成電機后,自然機床的加工精度就立馬提高了?,F在么,有的機床開始不用普通電機而用各種先進的伺服電機了。

b、車床床身的震動和彈性變形對加工精度的影響,解決的方法就不是加工精度更高,而是修改設計。如中間增加橫梁(比如,平行四邊形受力很容易變形, 而變成田字形就好了)、修改尺寸形狀等(不同的尺寸和外形,對震動的響應是不一樣的)。一般設計師們不會采用換材料的方法,因為床身很重的,換材料成本太 高了。在這中間,對床身的精度要求沒變,但車床的加工精度已經變好了。

有限元在這方面是個利器,但機床的模型正確與否直接決定了最終效果。

c、說實話,齒輪箱的變化到不大(其中的軸承放在下面談),但是,這也僅僅是看起來。它是一個對理論設計和精密度要求都很高的東東。比如說,斜齒輪 和人字齒輪就比直齒輪運動平穩、噪音小,凸面直齒也比普通直齒效果好。但是,應用最廣的直齒輪最主要的變化是提高了加工精度,其它的更多的是靠摸索,有理 論指導下的摸索,也有瞎貓碰死耗子的摸索。這簡直就快成特列了。

但是,在這漫長的過程中,齒輪箱的設計可是理論翻新很多,要達到效果就千萬不要把希望完全寄托在齒輪的加工精度上,別忘了這中間還有很多受力變形的問題,這些問題的解決比完全指望齒輪的精度要有意義。當然了,經驗在其中也起著重要作用。

d、在車床中,主軸系統是個極其關鍵的部分,當然,車床頭上裝軸承的孔精度越高越好,但軸承的精度卻是其中的關鍵,對于軸承的精度,滾珠是其中的關 鍵,但這不是指滾珠的精度!在主軸受力后,力傳遞到軸承的內圈套上,簡單的說有軸向力和徑向力,這些力有傳遞到滾珠上,而滾珠之間是有間隙的,在這種情況 下,有的滾珠之間很擠,有的很松,軸承的內圈在此情況下變形,軸的旋轉自然也就不是同心的了,而是一個錐形。因此,不同受力指標的軸承,滾珠的大小、數 量、滾珠和滾道在軸向的間隙等都要靠理論分析來決定,這個因素比滾珠的精度要重要的多,可以說是對軸承精度影響最大的因素。當然,軸承的內、外圈的精度、 滾珠及滾道的硬度等等也是因素。

我曾見到過回轉精度極高的密珠軸承,簡單說它就是靠里面密集的小滾珠實現了高精度??伤驗闈L珠小且密集,只能低速、受力小,因此常用在高精密儀 表的轉臺等上,基本無法在機床上應用。當然了,軸承的種類實在太多,滾針、氣壓、油膜、液壓等等,可能在機床領域使用的就很少了。

軸承在一代代先進理論的指導下,精度越來越高,自然,機床的精度也水漲船高了。合理的設計主軸,也能相當的提高機床的精度。

e、刀具是機床中直接實現切削的部分。前面已經提過,它扯到的理論太多太復雜,每一次進步都是不容易的。我曾經因為工作需要,買過多本詳細研究切削 加工過程的書,作者都是世界著名大學的教授主任之類的,里面的分析從宏觀到微觀,理論一套又一套,假設一個又接一個,加工斷面的顯微圖一張又一張,其中的 理論都有事實和顯微圖為依據,可仍然不能像理論力學那樣自圓其說,矛盾也很多,最后的結論仍然是經驗型的,當然也是先進的。物理對物體的微觀研究早就到原 子內部,但加工過程的機理仍然還在探索之中。

但對于刀具而言,它在加工的重要性是個很有意思的話題,一方面,它也沒什么極其重要的,另一方面它一旦有了突破卻又能震驚業內人士,讓大家感覺到不 可思議。比如說,車床,刀具可以工人自己做,就是焊點高速鋼到到刀柄上,用的差不多了就重新焊點上去。當然,也有賣完整刀具的,兩者使用起來,后者對刀很 容易,一次加工的深度可以很深,由于外形合理,使用受命要長,而且加工磨損小,對保持一刀加工中的精度很有好處,但一但用的差不多了,就只能報廢買新的 了??晌矣们罢叨嗉庸状?,注意對刀,一樣能達到后者的加工精度,而且使用成本還低的多。后者在技術上代表了技術的突破,是發展方向,可前者也不是就不行 了。因此,我國的刀具行業的落后,有它的原因,但決不是說刀具差了就干不了活。

我希望大家能正確認識這方面的問題。

f、工藝

現在又說到工藝了,工藝的重要性大家都很清楚了。經常有人說“我們能設計出來,可工藝不行,因此造不出來”,很遺憾,絕大部分情況下,尤其是機械方 面,這個說法就是錯誤的。工藝本身就是設計的一部分。工藝本身就是一個很復雜的理論和無數方法的集合。說句實話,工藝對各種理論的要求相當高,由于它牽扯 的方面太多,故而難度很大。一個好的設計師,本身的知識就要包括要具備好的工藝知識,能夠利用各方面的理論知識去找到工藝方法。不要以為方法就是沒什么技 術知識含量的,其實它的技術知識含量相當高。

如要加工一個超長軸或超大件,現有的車床不能完成,可牛X的工藝師會設計出巧妙的裝夾具,用它去完成加工,這其中要用各種理論證明裝夾具能保證加工件要求的精度。在機床的生產過程中有大量的裝夾具,這些裝夾具保證了機床的精度。

不論機床的哪部分,一旦有了更好的理論分析,往往就意味著機床又開始進步了。


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