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  monitorljm8 2017-11-21 20:38:49

  高精度機(jī)床的制造涉及的東西很多，根據(jù)我現(xiàn)在所學(xué)，我覺得雖然零件的加工制造固然重要，但是一顆淡定的心其實(shí)更是不可或缺。 比如精密機(jī)床的床身加工好了后，是不能急著用的，要在室外拿油布包好放幾年，釋放應(yīng)力。這是為了防止機(jī)床裝配調(diào)平好后，底座再發(fā)生形變?，F(xiàn)在一般超精密磨床和機(jī)床的底座都采用大理石，因?yàn)榇罄硎駝?dòng)的性能比較好，熱變形也比鋼結(jié)構(gòu)小。 又比如精密機(jī)床一般都裝配在一個(gè)恒溫罩或者是恒溫廠房?jī)?nèi)，如果是超精密機(jī)床，這個(gè)恒溫房一般還要精確控制室內(nèi)溫度，不僅要做到冬暖夏涼，也要考慮到快速排出機(jī)床運(yùn)行加工時(shí)的產(chǎn)熱，盡可能把熱形變控制在Z小。 零件加工方面，說Z好的機(jī)床都是手工做的實(shí)在不靠譜，的確如劍寒秋水所說，牛逼的師傅能做出0級(jí)精度平板平面，也就是說把課桌大小的一塊平面的平面度公差控制在7微米，大概頭發(fā)絲的百分之一粗細(xì)那么個(gè)波動(dòng)，但是再精密些的平面，大師傅就比不過大工程師和巨額的資金了。 前段時(shí)間查資料[1]，看到清華大學(xué)設(shè)計(jì)裝配了一個(gè)光學(xué)鏡面超精密加工機(jī)床，Z大能加工直徑為880毫米的光學(xué)鏡面。他們?cè)谟蹭X上加工出了表面粗糙度5納米，直徑400毫米球面，用無氧銅加工出了直徑100毫米，表面粗糙度8納米的非球形面。注意，這里表面粗糙度的單位是只有微米千分之一的納米了，8納米只相當(dāng)于20個(gè)水分子一字排開那么長(zhǎng)，大師傅是肯定辨認(rèn)不出來的，因?yàn)樗囊坏螠I中就有10的22次方個(gè)水分子。 那么這樣的精度是怎么達(dá)到的，Z高的精度從理論上來說取決于什么呢？ 我在文章開頭提到要做好機(jī)床就要淡定，在此基礎(chǔ)之上，精度主要取決于對(duì)機(jī)床誤差的控制，根本上又取決于檢測(cè)手段的分辨率和機(jī)床的分辨力（以下都是教學(xué)狀態(tài)下的典型栗子，不代表該機(jī)床的實(shí)際運(yùn)行情況）： 根據(jù)機(jī)床誤差控制手段的不同，對(duì)機(jī)床精度的檢測(cè)手段也不一樣，比如要在加工工件時(shí)檢測(cè)機(jī)床的誤差，就要用在線檢測(cè)手段，邊加工邊檢測(cè)。上文我提到的機(jī)床就很典型，它采用裝在導(dǎo)軌上的納米光柵測(cè)量加工臺(tái)面到底跑了多少（這個(gè)納米光柵的分辨率我忘了，總之就是幾個(gè)納米的范圍內(nèi)。不要糾結(jié)于細(xì)節(jié)，來看栗子吧）。如果伺服軸根據(jù)命令要運(yùn)行5000納米，光柵檢測(cè)到由于熱誤差，這個(gè)加工臺(tái)面其實(shí)跑了5010納米，那么控制系統(tǒng)就讓伺服軸就移回4090納米，再向前運(yùn)行到5000納米。這樣就把誤差從10納米縮小到了光柵能檢測(cè)到的Z小范圍內(nèi)。至于為什么要回到4090而不是5000，因?yàn)橛小胺聪蜷g隙”的問題，有興趣的同學(xué)自己搜一下吧。 然后就是分辨力，上面我提到的那個(gè)超精密機(jī)床采用大理石床身，4軸數(shù)控聯(lián)動(dòng)，以及全氣浮支承和零傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度0.05μm，直線伺服軸分辨力1.25 nm，回轉(zhuǎn)作臺(tái)角位移分辨力0.009~bala~bala。不管那么多復(fù)雜的名詞，我們要簡(jiǎn)單的理解誤差補(bǔ)償，只用理解分辨力就夠了，分辨力1.25納米就是說機(jī)床走一步Z少要邁出去1.25納米。為什么分辨力重要呢，比如納米光柵檢測(cè)到刀具在伺服軸上實(shí)際運(yùn)動(dòng)到了5002納米，要回到5000納米的位置，就不可能了，理想狀況下的Z小誤差也會(huì)有0.5納米。 實(shí)際狀況下，要做到效果較好的誤差補(bǔ)償比以上這個(gè)栗子復(fù)雜多了，因?yàn)檎`差可能分布在某軸的6個(gè)自由度上，再帶上個(gè)導(dǎo)軌直線度誤差、導(dǎo)軌間垂直度誤差什么的。如果說這些硬著頭皮還能用數(shù)學(xué)算出來，再考慮下加工的工件不一樣，加工平臺(tái)起始的動(dòng)量就都不一樣，加工時(shí)間也有區(qū)別，那么機(jī)床產(chǎn)熱也自然不一樣，產(chǎn)熱的區(qū)間有變化時(shí)機(jī)床的熱膨脹就跟著變化，一會(huì)兒拖板翹了個(gè)蘭花指給X軸帶來俯仰誤差，一會(huì)Y軸又熱變形扭曲了直線度變化了，冷卻液撒到工件上尼瑪縮下去了好幾微米啊腫么辦，喂我花了一個(gè)普通數(shù)控機(jī)床的錢買來的納米光柵就只能補(bǔ)償一個(gè)自由度上的誤差？呃，總之要做Z精密的機(jī)床，一顆淡定的心是不可或缺，當(dāng)包括但不于以上的問題一個(gè)一個(gè)逐步解決掉的時(shí)候，就能在精度上更進(jìn)一步，就能制造出大家所泛指的工業(yè)拇姬了。

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