Ⅰ 精密机床是怎么制造出来的
高精度机床的制造涉及的东西很多,根据我现在所学,我觉得虽然零件的加工制造固然重要,但是一颗淡定的心其实更是不可或缺。
比如精密机床的床身加工好了后,是不能急着用的,要在室外拿油布包好放几年,释放应力。这是为了防止机床装配调平好后,底座再发生形变。现在一般超精密磨床和机床的底座都采用大理石,因为大理石消除振动的性能比较好,热变形也比钢结构小。
又比如精密机床一般都装配在一个恒温罩或者是恒温厂房内,如果是超精密机床,这个恒温房一般还要精确控制室内温度,不仅要做到冬暖夏凉,也要考虑到快速排出机床运行加工时的产热,尽可能把热形变控制在最小。
零件加工方面,说最好的机床都是手工做的实在不靠谱,的确如剑寒秋水所说,牛逼的师傅能做出0级精度平板平面,也就是说把课桌大小的一块平面的平面度公差控制在7微米,大概头发丝的百分之一粗细那么个波动,但是再精密些的平面,大师傅就比不过大工程师和巨额的资金了。
前段时间查资料[1],看到清华大学设计装配了一个光学镜面超精密加工机床,最大能加工直径为880毫米的光学镜面。他们在硬铝上加工出了表面粗糙度5纳米,直径400毫米球面,用无氧铜加工出了直径100毫米,表面粗糙度8纳米的非球形面。注意,这里表面粗糙度的单位是只有微米千分之一的纳米了,8纳米只相当于20个水分子一字排开那么长,大师傅是肯定辨认不出来的,因为他的一滴泪中就有10的22次方个水分子。
那么这样的精度是怎么达到的,最高的精度从理论上来说取决于什么呢?
我在文章开头提到要做好机床就要淡定,在此基础之上,精度主要取决于对机床误差的控制,根本上又取决于检测手段的分辨率和机床的分辨力(以下都是教学状态下的典型栗子,不代表该机床的实际运行情况):
根据机床误差控制手段的不同,对机床精度的检测手段也不一样,比如要在加工工件时检测机床的误差,就要用在线检测手段,边加工边检测。上文我提到的机床就很典型,它采用装在导轨上的纳米光栅测量加工台面到底跑了多少(这个纳米光栅的分辨率我忘了,总之就是几个纳米的范围内。不要纠结于细节,来看栗子吧)。如果伺服轴根据命令要运行5000纳米,光栅检测到由于热误差,这个加工台面其实跑了5010纳米,那么控制系统就让伺服轴就移回4090纳米,再向前运行到5000纳米。这样就把误差从10纳米缩小到了光栅能检测到的最小范围内。至于为什么要回到4090而不是5000,因为有“反向间隙”的问题,有兴趣的同学自己搜一下吧。
然后就是分辨力,上面我提到的那个超精密机床采用大理石床身,4轴数控联动,以及全气浮支承和零传动结构,机床主轴回转精度0.05μm,直线伺服轴分辨力1.25 nm,回转作台角位移分辨力0.009~bala~bala。不管那么多复杂的名词,我们要简单的理解误差补偿,只用理解分辨力就够了,分辨力1.25纳米就是说机床走一步最少要迈出去1.25纳米。为什么分辨力重要呢,比如纳米光栅检测到刀具在伺服轴上实际运动到了5002纳米,要回到5000纳米的位置,就不可能了,理想状况下的最小误差也会有0.5纳米。
实际状况下,要做到效果较好的误差补偿比以上这个栗子复杂多了,因为误差可能分布在某轴的6个自由度上,再带上个导轨直线度误差、导轨间垂直度误差什么的。如果说这些硬着头皮还能用数学算出来,再考虑下加工的工件不一样,加工平台起始的动量就都不一样,加工时间也有区别,那么机床产热也自然不一样,产热的区间有变化时机床的热膨胀就跟着变化,一会儿拖板翘了个兰花指给X轴带来俯仰误差,一会Y轴又热变形扭曲了直线度变化了,冷却液撒到工件上尼玛缩下去了好几微米啊肿么办,喂我花了一个普通数控机床的钱买来的纳米光栅就只能补偿一个自由度上的误差?呃,总之要做最精密的机床,一颗淡定的心绝对是不可或缺,当包括但不仅限于以上的问题一个一个逐步解决掉的时候,就能在精度上更进一步,就能制造出大家所泛指的工业拇姬了。
祖先们所制造的一些简单设备,全部都是依靠能工巧匠们人工打造出来的。内靠想像零件的形状容、尺寸,用小红炉加热钢铁、锻打成型,再一步步组装,依靠“过硬的双手”。因为没有电,所以也不存在什么“工作母机”或任何机床,全部都是手工打造,在我们这些搞机械专业人的眼里,无比崇尚和赞叹我们智慧的祖先!只是没有见过专门研究古人造设备的专著。
Ⅲ 机床用什么材料做的
机床材料常用45钢,精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn,也可选用球墨铸铁;对高速、重载的轴,选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAL氮化钢。
机床指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。通常由主轴、轴承和传动件(齿轮或带轮)等组成主轴部件。在机器中主要用来支撑传动零件如齿轮、带轮,传递运动及扭矩,如机床主轴;有的用来装夹工件,如心轴。
也有新出现的电主轴,通常采用复合陶瓷轴承,耐磨耐热,寿命是传统轴承的几倍;有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承,内外圈不接触,理论上寿命无限。
Ⅳ 第一台机床是怎么制造出来的,在没有机床之前的人类几大制造工艺是什么,难道用铁锤砸出各种形状吗
你问的很好!
不过你的思维跳的太快了!制造和使用工具是人类区别于其他动物最大的不同点,也是人类进步的基础。机床这个东西相信古人类是完全没有意识到会出现的。人类文明的进步经过了几千年的淬炼,举个例子(讨论哈~),猿人落地-站立-扩大生存范围-使用树枝等天然工具可以帮助自己打猎-石器的发明(更尖锐)-石器可以加工木器(木器就可以慢慢精致了)-用火-发现了青铜器-制造一般的金属件(粗糙)-冶炼-更高强度精密的金属被造出-锻造(有了铁匠炉匠)-一些简单的金属器件可以被制造(战车,刀,斧,茅,饰品,战甲...)-西方进入蒸汽/工业时代(中国封建社会)-初级的设备在这个时期被大量发明使用,原始的机床代替人力出现-精细制造-电子时代-信息时代-今天,互时代,上一代的生产技术可以促进产生更高更精密的新技术,这样一步步累积下来,才有了今天的制造业。
20.30年前我们有黑白电视就觉得了不起了,发个电报已经是最快的沟通方式了,谁会想到今天一部手掌大的智能手机可以瞬间全球沟通?!但是没有黑白电视电报技术的积累,直接跳到今天的电子技术恐怕不可能的。多了解一些工业通史,你会了解的更多.
Ⅳ 数控机床是怎么制造出来的
【1】数控机床先由技术中心把机床设计出来,然后加工各个零件,采购外购件,然后是组装,最后是调试、检验、出厂!流程很简单,做起来很烦琐。
【2】数控机床:数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,用代码化的数字表示,通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号,控制机床的动作,按图纸要求的形状和尺寸,自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题,是一种柔性的、高效能的自动化机床,代表了现代机床控制技术的发展方向,是一种典型的机电一体化产品。
Ⅵ 机械零件 从设计到生产产品的全过程
呵呵。螺帽只是机械生产中的一个很简单的零件,属于标准件,一般都是直接去买的,很少自己制造,都是专门的紧固件厂生产。不过按你的例子来说吧。
开始,设计零件时。一般是螺栓和螺母是一起设计的,在设计的时候就保证了他门两个的配合关系,至于尺寸,不是你想有什么尺寸就有什么尺寸的,这个有国家规定,螺纹国家标准有螺纹类型,就是螺纹的截面形状,然后螺纹的大径大小,螺纹螺距,这些都是有一系列的尺寸系列,是断层的,比如是M1,M2,M3,M4,M5,M6,M8,M10等等。不会冒出来个M9的。按你的例子就是先测量螺杆,先目测螺纹类型,必要使用仪器分别螺纹种类,比如普通螺纹,梯形螺纹,矩形螺纹,锯齿螺纹。然后就是需要是两个数据,一个是螺纹大径,一个是螺纹螺距。这两个尺寸一般是整数。就可以推断出螺纹规格。要是出现非公制整数,考虑是管螺纹或则英制螺纹,这些尺寸都可以在机械手册中查询确定。
螺母结构是要考虑很多因素的,要考虑到螺母强度,扳手的拧动的时候大扭矩会不会破坏螺母,还要考虑螺母厚度,在不同场合有不同的螺母厚度。但会有圆整数据和需要符合国家标准。
最后螺母的图纸出来了,接下来就是生产,机械行业多的是铸造,锻造或则直接用型钢做毛坯,然后进入金属切削。过程中有很多时候有热处理过程。但也有没切削过程就出零件的,就比如你那个螺母,一般就没有金属切削过程,金属切削对与他来说效率太低,对这种需求量巨大的产品来说不划算。他一般是直接用型钢做原料,进入冷变形加工,直接用模具在常温用强大的压力下直接让钢材发生变形成螺母的形状(有很多变形步骤才成型的)我门换一般的金属切削原理就是用一跟圆钢或者直接用六角型的型钢在车床上先钻一个螺纹底孔,然后会有专门的攻丝刀具丝锥攻进去这个孔里,螺纹就出来了,这个丝锥就是一个具有切削刃的螺杆,在切削的过程中也模拟了螺杆和螺母的旋合过程,所以就切出了螺纹。机器是怎么保证尺寸的,机床上都有刻度机构,按刻度运动进给机构就能保证加工尺寸。最后检验有专门的量具来检验是否合格