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我國制造高精度數(shù)控機(jī)床的難點有哪些?
來源: 發(fā)布時間:2019-08-28 點擊量:1052
數(shù)控機(jī)床之所以能夠達(dá)到比普通機(jī)床高得多的精度,最根本的區(qū)別在于CNC和步進(jìn)電機(jī)(或者說伺服系統(tǒng)) CNC形象點來說,就是將需要加工零件的走刀進(jìn)行“數(shù)字化”。
數(shù)控機(jī)床之所以能夠達(dá)到比普通機(jī)床高得多的精度,最根本的區(qū)別在于CNC和步進(jìn)電機(jī)(或者說伺服系統(tǒng)) CNC形象點來說,就是將需要加工零件的走刀進(jìn)行“數(shù)字化”。對于我們現(xiàn)有的最靈活的五軸加工中心來說,一個加工中心本來只能夠進(jìn)行三軸進(jìn)給和兩軸旋轉(zhuǎn),但之所以能夠加工出復(fù)雜曲面,關(guān)鍵就在于軸之間的“聯(lián)動”——即軸與軸之間的相互配合。本質(zhì)上這種聯(lián)動,需要的是數(shù)學(xué)和編程水平。
第二個難點則是插補(bǔ),計算機(jī)是只能走直線的,而我們需要的則是很多非常復(fù)雜的曲線,因此人們用“足夠密集”的折線來逼近曲線,而足夠密集的曲線就需要我們有更高脈沖的步進(jìn)電機(jī),這里又涉及到PLC,然后隨著頻率提高,進(jìn)給速度的提高,我們的插補(bǔ)又要求“實時性”和快速反饋,這里又涉及到控制器的智能化,算法又不可避免的復(fù)雜化,對整個閉環(huán)的反饋響應(yīng)時間又是一個巨大的挑戰(zhàn)。
第三個難點是反饋,有一定水平的數(shù)控機(jī)床本身一定是一個閉環(huán)系統(tǒng),即對輸入端的控制,其中以全位置閉環(huán)為最,利用光柵尺輸出信號直接對絲杠的實際位置進(jìn)行控制,這里就涉及到光柵尺的設(shè)計制造工藝水平了。
以上三點是對于“數(shù)控”部分的難點,基本上都是數(shù)學(xué)和計算機(jī)方面的難點,再加上一些信號和控制方面的問題,下面說下純機(jī)械方面的困難。
純機(jī)械方面其實非常復(fù)雜,有一門課叫做機(jī)械設(shè)計制造基礎(chǔ),就是專門研究機(jī)床加工中的各種誤差影響,這里只是簡單說幾個重點:
1,各種軸、絲杠和導(dǎo)軌:本身制造精度——如同軸度、撓度、平直度等等,這些零件的制造質(zhì)量最影響機(jī)床的加工精度,一般需要較好的車床銑床,特別是高精磨床,磨床一般決定了你能制造機(jī)床的精度上限。
2,軸承:決定了各種軸類部件的工作質(zhì)量,滾動體的質(zhì)量直接決定軸承的工作壽命和質(zhì)量,這里涉及到滾動體的材質(zhì)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,實際上主要就是材料問題,而且除開材料,光是刀具的幾何形狀的選擇,就能出一本厚厚的書了。以前的大學(xué)機(jī)制專業(yè),甚至還有刀具這門課。
4,電機(jī):這里特指伺服電機(jī),伺服電機(jī)直接影響輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,伺服電機(jī)更像是一臺微型機(jī)床,同樣的,其質(zhì)量分為控制器等等(軟件),永磁體、線圈等等(硬件),槽滿率等等(設(shè)計)。電機(jī)方面了解不多,據(jù)說硬件由于我們本身是稀土大國,因此永磁體問題不算大,主要難點出來控制器的程序設(shè)計等等軟件方面。
5,裝配:這個我反倒覺得是和國外差距最大的,優(yōu)秀經(jīng)驗老道的裝配技師太少了,就算你有全套一流的零件,一個稍微差點的裝配工人就能把這臺機(jī)床打到二流。頂尖的裝配工人,能用二流的零件裝配起一臺一流機(jī)床。沒辦法,這個只能靠時間來積累經(jīng)驗。
6,其他:如各種大型零件(床身、箱體等等)的時效處理,現(xiàn)在我國的噴丸技術(shù)還不錯,這也是人工時效的一個方法,當(dāng)然也有很多其他的人工時效方法,自然時效現(xiàn)在也就是個情懷;機(jī)床的制造使用環(huán)境——最大的敵人就是溫度,恒溫車間是稍微有點野心的機(jī)床企業(yè)所必備的,再就是車間的土地平整夯實,減小振動,濕度控制等等。這些是我們可以靠砸錢砸起來的。
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