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我國制造高精度數控機床的難點有哪些?

來源:   發布時間:2019-08-28   點擊量:1074


 

數控機床之所以能夠達到比普通機床高得多的精度,最根本的區別在于CNC和步進電機(或者說伺服系統) CNC形象點來說,就是將需要加工零件的走刀進行“數字化”。

 

數控機床之所以能夠達到比普通機床高得多的精度,最根本的區別在于CNC和步進電機(或者說伺服系統) CNC形象點來說,就是將需要加工零件的走刀進行“數字化”。對于我們現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行三軸進給和兩軸旋轉,但之所以能夠加工出復雜曲面,關鍵就在于軸之間的“聯動”——即軸與軸之間的相互配合。本質上這種聯動,需要的是數學和編程水平。

第二個難點則是插補,計算機是只能走直線的,而我們需要的則是很多非常復雜的曲線,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電機,這里又涉及到PLC,然后隨著頻率提高,進給速度的提高,我們的插補又要求“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,有一定水平的數控機床本身一定是一個閉環系統,即對輸入端的控制,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制,這里就涉及到光柵尺的設計制造工藝水平了。

以上三點是對于“數控”部分的難點,基本上都是數學和計算機方面的難點,再加上一些信號和控制方面的問題,下面說下純機械方面的困難。

純機械方面其實非常復雜,有一門課叫做機械設計制造基礎,就是專門研究機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,這些零件的制造質量最影響機床的加工精度,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床的精度上限。

2,軸承:決定了各種軸類部件的工作質量,滾動體的質量直接決定軸承的工作壽命和質量,這里涉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。以前的大學機制專業,甚至還有刀具這門課。

4,電機:這里特指伺服電機,伺服電機直接影響輸出的轉矩和轉速,伺服電機更像是一臺微型機床,同樣的,其質量分為控制器等等(軟件),永磁體、線圈等等(硬件),槽滿率等等(設計)。電機方面了解不多,據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,一個稍微差點的裝配工人就能把這臺機床打到二流。頂尖的裝配工人,能用二流的零件裝配起一臺一流機床。沒辦法,這個只能靠時間來積累經驗。

6,其他:如各種大型零件(床身、箱體等等)的時效處理,現在我國的噴丸技術還不錯,這也是人工時效的一個方法,當然也有很多其他的人工時效方法,自然時效現在也就是個情懷;機床的制造使用環境——最大的敵人就是溫度,恒溫車間是稍微有點野心的機床企業所必備的,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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