03.05 機床加工零件精度要低於機床本身的精度,那麼世界上精度最高的機床是怎麼製造出來的?

墨子學生


世界上只要是非自然的東西都是從無到有的,現代科技也是一樣的,現代科技發展越來越高端,但是回頭去看看過去幾十年前的東西,你會發現過去的東西真是太粗糙了,但是現在精密高端的東西都是從那些粗糙的科技產品的基礎上慢慢進化而來的,也就是說現代的科技產品是過去產品的升級進化版,沒有過去的產品做基礎也就不會有現在的高科技。

機床加工可以說是現代工業之母,是所有科技工業的基礎,所以機床工業和材料科學都是科技之母,在過去是這樣,現在也一樣是這樣,而最開始的時候沒有工業機床,最開始的工業機床是人的手工打磨製造出來的,然後經過慢慢的人機結合的努力下,機床工業水平才在原來的基礎上慢慢提高,原始機床的基礎加工上經過人工的細心修正獲得的更高精度。

機床的最早發展史可以追溯到十五世紀,由於鐘錶生產維修和戰爭武器製造需要,所以出現了鐘錶工螺紋車床和螺紋加工機床,以及水力驅動的炮筒鏜床,意大利人列奧納多.達芬奇就繪製過螺紋機床,車床,以及炮筒鏜床圖形草圖,中國明朝的《天工開物》也記載了磨床的結構圖,真正的機床發展在工業革命的時候。

十八世紀工業革命發展推動了機床的進步和改革,1774年英國人發明了較為精密的,整個工業革命在十八世紀都是歐洲人主導,最基礎的工業精密機床就是這個時候產生的,十九世紀的第二次工業革命是電氣化帶動機床發展,直到20世紀才真正轉移到美國,這個時候的精密機床已經不在是歐洲的專利。

十九世紀的時候,機床已經進化的精密程度,遠超過去的機床,在原來的基礎上人們通過機器加工零件,人工進行精密打磨,製造出來了更精密的機床,配合著電氣化一起使用,到了二十世紀前半段,世界機床其實已經進入了半自動化的階段,這個時候的機床其實精密度已經非常高了機床的精密度跟零件加工打磨和材料以及安裝有直接的關係。

真正進入精密化階段是二十世紀美國發明的重型磨床,使用的是金剛砂製作的砂輪,這個時候的機床使用還是靠人工細心操作,世界上第一臺數控機床是美國人發明的,在1951年的時候,世界上第一臺數控機床誕生,使用的是電子管控制,1958年美國人發明了世界上第一臺能自動更換刀具,以進行多工序加工的加工中心,1968年英國人研製出來世界上第一臺自動化數控機床生產線,從此世界進入了精密自動化的時期。


無法超越的足跡


我來解答你這個問題

1,一臺設備的精度不僅取決於單個零件的精度,還要取決於裝配的工藝。 國外先進的設備,先進的機床,他的加工精度就很高,為什麼在國內拆解,重新裝配過後的精度就不能恢復呢,就是因為他有比較先進的,獨特的裝配工藝。

2,高精度的零件有時不是設備加工出來的,而是人的手工加工出來的,所以加工設備精度的高固然能夠加工出高精度的零件,而設備達不到精度,只有人工來完成。所以國家為什麼提倡工匠精神,設備容易製造,而高技能的技能人才是需要長期的培養,長期的磨練才能達到要求。這也是像日本,德國發達國家人工成本很高的原因。而中國恰恰在這方面是一個弱勢,中國在發展高技能人才方面還有很長的路要走。

3,現代的先進設備都是集機電一體化的綜合設備,要想這個設備具有很高的精度和穩定性,那麼就必須在機電方面達到相當的協調,機械達不到的要求,可以有電氣來彌補。

4,高精度機床的製造,需要做很多基礎性的研究,基礎性的試驗,比如說,熱穩定性材料的研究,熱處理的研究,都需要一個長期的過程。誰掌握了這些基礎性的數據?那麼,誰在高精度設備研究製造方面就佔有優勢。

有關機床設備的問題,歡迎大家一起共同探討。





數控編程達人


低精度的加工機床和工具是可以加工出高精度的零件的。


怎麼辦到的呢,在我詳細說明之前,先澄清一個誤區。

總有人說高精度的零件不是機床加工出來的,都是手工,我咋不信呢,誰那麼牛出來給我手工做個軸出來!不用精度太高的,就下圖這種隨便放地上連報紙都不包這種的就中。

雖然有的時候手工精度很高,比如大平面平面度的修正,但大部分精度都是靠機械實現的。


下面回到正題,大家認為實現高精度零件必須用更高精度的機床設備是對精度的誤解。什麼是精度,機械設計中用公差的概念對精度進行了量化。機械零部件設計圖紙都有個重要參數叫做公差,公差範圍越小也就相對精度越高。

上圖標註尺寸中括號裡的就是公差,括號外邊那個叫做基本尺寸。上圖這個加工個直徑30毫米的孔,這個30毫米就是基本尺寸,精度要求多高呢?就是最小就是30mm,最大不能超過30.033mm。

如果批量加工,一定要求加工設備,刀具等的尺寸可以滿足上述要求。滿足不了就會產生大量的廢品,為啥我要說大量呢,因為量真的很大,哈哈!開個玩笑,說大量是因為不會全是廢品,因為說不定有碰巧在合格範圍內的!

還拿上面這個圖紙做例子,上面這個孔要求範圍是30mm至30.033mm。假如都是合格的,我們加工一萬個,有沒有可能在其中找出幾十個30mm到30.022mm間的零件呢?這種可能性是有的,那麼單獨看這部分是不是公差範圍變小了,精度變高了呢?

這種方法其實就是由粗變精的一條途徑,篩選。用精度不高的設備加工出公差範圍比較大一批零件然後篩選出公差範圍符合設計要求的零件使用。篩選法成本比較高。


再說一種方法。我們看見機床等加工設備有定位精度,比如下面這個銑床。我剛畢業的時候就在我國最大銑床生產企業上班,所以對銑床有感情,看著特別親切,所以拿來當例子,車床磨床,鏜床轉床啥的也是一樣的。

它的工作臺移動是通過搖手柄實現的,手柄上有刻度盤,想要工作臺移動多少,就看這個刻度盤。

人眼有誤差,還有刻度盤也有誤差,機床傳動部件有間隙等等原因。當我們對準刻度盤上的190的時候,實際尺寸可能是在190左右變動,這個變動範圍就是機床的定位精度。普通銑床大概是0.02毫米,南方叫兩絲,北方叫兩道。那麼這臺機床可不可以大量的加工出精度更高一些的零件呢,答案是可以的。

那就是人工矯正誤差,比如我加工一個零件,加工完測量,啥時候精度範圍符合要求了,我把機床手柄位置固定不動了,然後大批量加工。專機生產線就是這種思路。

數控機床高精度除了機械部件精度更高以外,還引入了實時測量補償的方法來提高精度,原理本質上和人工矯正誤差也差不多。


再囉嗦一點測量工具的問題,可以對粗糙到精密有更深的理解。現在精度較高的測量都是光學測量,就是用光反射來測量,不用接觸,可以有效地避免變性引起的測量誤差。

而手工常用的遊標卡尺和螺旋測微器都是用粗糙實現精密度的巧妙構思。原理主要是放大讀數,上邊那個機床刻度盤也採用這個原理。下面說一下游標卡尺的讀數方法,大家理解一下。


遊標卡尺是由主尺和附在主尺上能滑動的遊標兩部分構成。


遊標卡尺是利用主尺上的刻線間距(簡稱線距)和遊標尺上的線距之差來讀出小數部分,例如:遊標尺上有50個小的等分刻度它們的總長等於49 mm,因此遊標尺的每一分度與主尺的最小分度相差0.02 mm。

主尺和遊標尺兩者的零刻線相重合,若遊標尺移動0.02毫米,則它的第1根刻線與主尺的第1根刻線重合;若遊標尺再移動0.02毫米,則它的第2根刻線與主尺的第2根刻線重合。

依此類推,可從遊標尺與主尺上刻線重合處讀出量值的小數部分。

總結一下,把49mm分成50等份精度並不需要很高,實質上和把50mm分成50個等份差不多,然後把兩個尺的0刻度重合,這個也不需要太高的精度。完成這兩步,測量精度達到了驚人的0.02mm。構思很精巧吧!


用低精度實現高精度的方法還用很多,但每一種方法也不是可以無限提高精度的,精度保證還是跟加工母機也就是機床精度相關,可以比母機高,但還是受它的限制。所以精度的不斷提升也是一個工業積累的過程。


知識與見聞


機床只能加工出比機床本身精度低的部件,所以要生產精度更高的部件或者機床,就需要在機加工後對導軌,平面等精度控制部位進行手工刮研作業,手工刮研不會產生形變和熱,是精度最高的生產工藝,但也是效率最低的生產工藝,但也是唯一的提高精度的方式!任憑你的機床號稱精度再高,生產這個高精度機床的母床也是手工刮研出來的,不然一切都白搭


1862至1873


有人做3納米集成電路光刻機做芯片,對機械托盤結構描述了那個實際狀態,它是飄在一個液態承臺上,保證隔離了振動,且無摩擦,完全沒有蠕動,不過還好,只需保證能夠穩在那裡,範圍是一個納米即可。操作移動時是一個微米以上了 。從極端的要求設備工藝來看,這些機械絕不是做出來就是幾個納米的精度,而是用其它電子方法調出來,達到要求的。所以不要以為糾結蛋和雞的關係就會了解全部,還有其他方法的,更需要我們瞭解 。


天高雲淡10769


先機械加工到一定程度再手工修正,就這樣一代一代的升級上去,那些認為一臺機床可以加工出比自身精度高的零件的人都是外行或者行內白痴。如果有人不服覺得手工精度比不上機床的話,那就請他用機床加工個“絕對平面”試試,如果不懂可以自行百度


古道西風123


應該是這樣的:

不太精密的機床由比較精密的機床製造,

比較精密的機床由更加精密的機床製造,

更加精密的機床由最精密的機床製造,

最精密的機床打由人手製造。


寒嘯鵬


我就幹設備的,設備精度是調出來的,合格的零件不一定組裝出來就合格,現在不缺加工和修正的方法,缺的是生產中的檢測手段,人的的作用是給設備靈魂,


1350014985


加工精度更高的零件,五成依靠機床,五成依靠人的操作。往往,人的技術素質、操作手法是第一位的。


zhangwanhe


圖紙嘍!儘量讓現實的工藝趕上圖紙的精度,如果不能,就靠量,畢竟百分之一的合格率也是有合格的嘛!雖然,這樣成本就高了,不過依然可以造出合格的機械,這樣機械不就越來越精密了嘛!


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