清华大学设计装配了一个光学镜面**精密加工机床,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,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,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**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,理想状况下的小误差也会有0.5纳米。
功能强大,趋向复合加工
具有可复合车削功能、磨削功能等,如圆工作台可驱动工件高速旋转,只做主运动不进给,完成类似车削加工,这使加工中心有更广泛的加工范围。
高自动化、高精度、率
其主轴转速、进给速度和快速定位精度高,可以通过切削参数的合理选择,充分发挥的切削性能,减少切削时间,且整个加工过程连续,各种动作快,自动化程度高,减少了动作时间和停机时间,因此,加工中心的生产效率很高。