世界上精度最高的机床是怎么制造出来的?世界上最精密的机床零部件,例如丝杆导轨,轴承,刀具确实是手工刮研加工出来的。但是大部分人都有疑问?高精尖的数控机床,以及高精密的装备的精密度是怎么做出来?从我个人熟悉的工业机器人方面说一下
世界上精度最高的机床是怎么制造出来的?
世界上最精密的机床零部件,例如丝杆导轨,轴承,刀具确实是手工刮研加工出来的。但是大部分人都(练:dōu)有疑问?高精尖的数控机床,以及高精密《练:mì》的装备的精密度是怎么做出chū 来?
从我个人熟悉的工业机【练:jī】器人方面说一下。
各类数控机床精度是如何确定的?
我们经常能听到,五轴磨床,铣床,五轴加工中心,这种说法。这个5轴对应的是伺服电机驱动的丝杆,导轨,形成一个空间的运动结构。由于加工中心内部,大部分是看不到的,所以不少人理解不了多轴(繁体:軸)的概念。
下面用裸露在外面的可以看到的,机器人结构作为说明。
这个图就比较直观的能看到,所谓的5轴是一个什么概念。三[练:sān]坐标结构:就是XYZ三轴,最后一轴直接接【练:jiē】上一个工艺【繁体:藝】装置,例如点胶头,或者是锁螺丝装置。
这是三坐标结构(繁:構),三坐标是所有轴都是固定的结构。
四轴结构,是[练:shì]带有一个导轨,可以滑动的结构。例如上图5轴机器人[rén]中的最上[pinyin:shàng]面部分。
这个可以滑动的部分,就是《读:shì》四轴相对三轴多出来的一轴。也《练:yě》有四轴是旋转轴。如下图
五轴,6轴(繁:軸),又是在哪里呢?
不管是数控机床,工业机器人,都是关节型结构,也就是控制滑动的轨迹,向前向后,向左向右这类型的直线滑动,以及圆弧的动作(练:zuò),都是直线,或者旋转动作复合后呈现出来的。#28有学过高中(pinyin:zhōng)物理,复合运动概念#29
接下来这就《读:jiù》到了重点的地方了!
计算一个机床的精度,一般有两种精度,一个叫绝对精度,一个叫重复定位精度。
(1)绝对精度的含义,通俗理解就是:硬件层面,伺服精度,减速机精度,轴承传导精度,组装在一起后,点到点的测量得到的精度。你可以理解为,我指定机器人到坐标(0,1,1)点,最后机器人也向那个方向澳门银河移动了。但是测量结果是偏差了0.01mm。这就(pinyin:jiù)是绝对精度是0.01mm。
绝对精度在应用中一般不常用,它主要是设备厂商自己出厂皇冠体育检[拼音:jiǎn]测产品的时候使用。用来确定设备是否合格!
在加工产品的时候,我们经常看到的精度,其实是重复定位精度,也叫MTBS(有的地方有这个参数字样可以去看一下(练:xià))。有没有企业会宣传绝对精度,这肯定是有的,但是绝对精度确实没法在工作中使用。这种(繁体:種)宣传多数是噱头。
(2)重复(繁:覆)定位精度,其实就是末端的执[zhí]行机构,例如带有刀具的主轴,他在运行10000次中,平均到达目标点的误差。
你可以想象一下,一个不断工作的设备,各个轴都在运动(拼音:dòng),尤其是精雕机这种高速运动的机床。不断运动加工产品,他的精度怎么保证?单纯的依靠硬件的刚性来保证?所有的硬件都是会被磨损的。那么[繁:麼]怎么办?
用算法进行纠偏!也就是用软[繁体:軟]件来做补偿,弥补在硬件运动中偏移的量。
数控机床在算法[练:fǎ]层面,都是有一个坐标系的(练:de),同时带有编码器或者激光距离{繁:離}传感器。这种传感器本身误差是很小的,并且精度非常高。
这些设{pinyin:shè}备在运行中,会实时的反馈位置,根据各关节传感{gǎn}器带来的位置测量,计算出最后主轴的实际位置与设定位置的差距,来进行算法纠偏。也就是《读:shì》把硬件损耗,给弥补上。
这就是在实际的数《繁:數澳门新葡京》控机床上面,控制精度的方式。
题主这里说的,如何加工出世界上最高精度的机床,以及机床零部件。其实片面的将绝对精度给方大了。
这其实就是相当(dāng)于上面上说的绝对精度概念。但是绝对精度在实际生产中不(读:bù)作为参考标准使用。正如我们说的,所有的零部件的绝对精度都是0.001mm,但是组装起来(繁:來)后,他一定就不是0.001mm
这就是组装误差。当然还包(pinyin:bāo)括材料误差。
组装后影响他们精度的原因,例(读:lì)如材料刚性。
例如钢尺子,很直对《繁体:對》吧,但是刚性底,如果(练:guǒ)放一个gè 重物就会变形,就没有所谓的精度了。
还(繁:還)有温度,也是影响材料刚性的关键。
因此,用上面大量篇幅费力的讲【jiǎng】精度的问题,就在说明一个事情【pinyin:qíng】。那就是即使你做出绝对精度非常高的零部件,你不一定能做出高端的(练:de)数控机床!
但是没有超高精的零部件,肯定是没有高端数控《拼音:kòng》机床的!
最典型的产品,就(读:jiù)是前两年,国内市场一直讨论的:工业机器人的减速机,中国{pinyin:guó}一直无法生产。全球的减速机都被日本两家企业垄断【duàn】了。(现在可以生产了)
机器人{读:rén}减速机组成部门,都是各类齿轮,轴承。
那么接下来就可以说,高精尖机床和高精尖的零部件这个“鸡生蛋,还是蛋生鸡”的问题了!
工业生产是一个“往复”加工,不断调整的过程。第一台机《繁:機》床很粗糙,但是在加工了粗胚之后。这个粗胚可以是应用于机床的零部件。这个(繁体:個)粗胚想要再进一步的提高绝对精度,在没有机床的情况,就需要手[练:shǒu]工的刮研。
手工刮研,说的通俗一点,就是一点一点的划去突出的部分,慢慢的找平。
这[繁体:這]个过程是一边刮,一边测量。看清楚了是{pinyin:shì}一边刮,一边测量。不能一直刮,不然那就是在刨坑。
这个过程可《读:kě》以达到非常高的精度,可以达到0.0025mm以上。
工业中,一般将0.01mm叫做一个丝,这个(拼音:gè)0.0025mm,是一个丝的四分之一。
刮(繁:颳)研是提高我们最开始看到的机床的丝杆,导轨的主要手段。这也就说回来了。手工是提高机床精度的唯一【练:yī】办法。
这也就说没有手工刮研,就没有高端机床。高精尖机床,可以生产高精尖的东西,是因为在绝对精度的零部《练:bù》件组装后的基础上【pinyin:shàng】,还有代码的补偿功能。
理论上重复定《pin开云体育yin:dìng》位精度可以无限接近绝对精度,但是有很大难度。
这里也就拓展一下说,为什么中[练:zhōng]国数控机床做不到,超高端。
问题之一也就处在算法工艺的积累上面,国内的数控系澳门博彩统(繁体:統)还是处于中低端水平。
至于,有没有零部件的问题,那肯定也是有的。只是谁的【de】限制大?算法的限制【练:zhì】当前(读:qián)最大。
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