數(shù)控機床之所以能夠達(dá)到比普通機床高得多(duō)的(de)精度,最根本的區別在於CNC和步(bù)進電(diàn)機(或(huò)者說伺服係統) CNC形象點來說,就是將需要加工零(líng)件的(de)走刀(dāo)進行“數字化”。
數控機床之所以能(néng)夠(gòu)達到比普通機床高得多的精度,最根本(běn)的區別在於CNC和步進電機(或者(zhě)說伺服係統) CNC形象點來說,就是將(jiāng)需要加工(gōng)零件的走刀進行“數字化”。對於我們現有的最靈(líng)活的五(wǔ)軸加工中心來說,一個(gè)加工(gōng)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,關鍵就在於軸之間的(de)“聯動”——即軸與軸之間的相互配合。本質上這種聯動,需要(yào)的(de)是數學和編程水平。
第二個難點則是(shì)插補,計算機是隻能走直線的,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(xiàn)來逼近曲線,而足夠密集的曲線就需(xū)要我們有更高脈衝的步進電機,這裏又涉(shè)及到PLC,然後隨著頻率提高,進(jìn)給速度的提高,我們的插補又要求“實時性”和快速反饋,這裏又涉及到控製器的智(zhì)能化,算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個巨(jù)大(dà)的挑(tiāo)戰。
第三個難點是反饋,有(yǒu)一定(dìng)水平的數控機床本身一定是一個閉環係統(tǒng),即對輸入(rù)端的控製,其中以全位置閉環(huán)為最,利用光柵尺(chǐ)輸出信號直(zhí)接對絲(sī)杠的實際位(wèi)置進(jìn)行控製,這裏就涉及到(dào)光柵尺的(de)設計製(zhì)造工藝水平了。
以上三點是對於“數控”部分的難點,基本上都是數(shù)學和計算(suàn)機方麵的難點,再加上一些信號和控製方麵的問題,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(jī)械設計(jì)製造基礎,就是專門研究機床加工中的各種誤差影響,這裏隻是簡單說幾個重(chóng)點:
1,各種軸、絲杠和導軌:本身製造精度——如同軸度、撓度、平直度等等,這些(xiē)零件的製造質量最影響機床的加工精(jīng)度,一般需要較好的車床銑床(chuáng),特別(bié)是高精磨床,磨床一般(bān)決定了你能製造機床的(de)精度上限。
2,軸承:決定了各種軸類部件(jiàn)的工作質量,滾動體的質量直接決定軸(zhóu)承的工(gōng)作壽命和質(zhì)量,這(zhè)裏(lǐ)涉及到滾動體的材質(zhì)及其加工工藝,好的材料(liào)是好軸承的一半。
3,刀具:這個和軸承類似,實際上主要就是(shì)材料問題,而且除(chú)開材(cái)料(liào),光是刀具的幾何形狀的選擇,就能出(chū)一本厚厚的書了。以前的大學機製專業,甚至還(hái)有(yǒu)刀具這門課(kè)。
4,電機:這裏特指伺服電機,伺服(fú)電機(jī)直接影響輸出的轉矩和轉速,伺服電機(jī)更像是一台微型機床,同樣的,其質量分為控製器(qì)等等(軟件),永磁體、線圈等等(硬件(jiàn)),槽滿率等(děng)等(設(shè)計)。電機方(fāng)麵了解不(bú)多,據說硬(yìng)件由於我們本(běn)身是稀土(tǔ)大國(guó),因此永磁體問題不算大,主要難點(diǎn)出來控製器的程序設計等等軟件方麵。
5,裝配:這個我反倒(dǎo)覺得是和國(guó)外差距最大的,優秀經驗老道的裝配(pèi)技(jì)師太少了,就算你有全套一流的零件,一個稍微差點的裝配工人就(jiù)能把這台機床打到二流。頂(dǐng)尖的裝配工人,能用二(èr)流的零件(jiàn)裝配起一台一(yī)流機床。沒辦法,這個隻能靠時間來積累經驗。
6,其他:如各種大(dà)型零件(床身、箱體等等)的時效處理,現在我國的噴丸(wán)技術還不錯,這也(yě)是人工(gōng)時效的一個(gè)方法,當然也有(yǒu)很多(duō)其他的人工時效方法,自然時效現在(zài)也(yě)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,恒溫車間(jiān)是(shì)稍(shāo)微有點野心的機床企業所必備(bèi)的,再就是(shì)車間的(de)土地(dì)平整夯實,減小振動,濕度控製等等。這些是我們可以靠砸錢砸起來(lái)的。