03.05 机床加工零件精度要低于机床本身的精度,那么世界上精度最高的机床是怎么制造出来的?

墨子学生


世界上只要是非自然的东西都是从无到有的,现代科技也是一样的,现代科技发展越来越高端,但是回头去看看过去几十年前的东西,你会发现过去的东西真是太粗糙了,但是现在精密高端的东西都是从那些粗糙的科技产品的基础上慢慢进化而来的,也就是说现代的科技产品是过去产品的升级进化版,没有过去的产品做基础也就不会有现在的高科技。

机床加工可以说是现代工业之母,是所有科技工业的基础,所以机床工业和材料科学都是科技之母,在过去是这样,现在也一样是这样,而最开始的时候没有工业机床,最开始的工业机床是人的手工打磨制造出来的,然后经过慢慢的人机结合的努力下,机床工业水平才在原来的基础上慢慢提高,原始机床的基础加工上经过人工的细心修正获得的更高精度。

机床的最早发展史可以追溯到十五世纪,由于钟表生产维修和战争武器制造需要,所以出现了钟表工螺纹车床和螺纹加工机床,以及水力驱动的炮筒镗床,意大利人列奥纳多.达芬奇就绘制过螺纹机床,车床,以及炮筒镗床图形草图,中国明朝的《天工开物》也记载了磨床的结构图,真正的机床发展在工业革命的时候。

十八世纪工业革命发展推动了机床的进步和改革,1774年英国人发明了较为精密的,整个工业革命在十八世纪都是欧洲人主导,最基础的工业精密机床就是这个时候产生的,十九世纪的第二次工业革命是电气化带动机床发展,直到20世纪才真正转移到美国,这个时候的精密机床已经不在是欧洲的专利。

十九世纪的时候,机床已经进化的精密程度,远超过去的机床,在原来的基础上人们通过机器加工零件,人工进行精密打磨,制造出来了更精密的机床,配合着电气化一起使用,到了二十世纪前半段,世界机床其实已经进入了半自动化的阶段,这个时候的机床其实精密度已经非常高了机床的精密度跟零件加工打磨和材料以及安装有直接的关系。

真正进入精密化阶段是二十世纪美国发明的重型磨床,使用的是金刚砂制作的砂轮,这个时候的机床使用还是靠人工细心操作,世界上第一台数控机床是美国人发明的,在1951年的时候,世界上第一台数控机床诞生,使用的是电子管控制,1958年美国人发明了世界上第一台能自动更换刀具,以进行多工序加工的加工中心,1968年英国人研制出来世界上第一台自动化数控机床生产线,从此世界进入了精密自动化的时期。


无法超越的足迹


我来解答你这个问题

1,一台设备的精度不仅取决于单个零件的精度,还要取决于装配的工艺。 国外先进的设备,先进的机床,他的加工精度就很高,为什么在国内拆解,重新装配过后的精度就不能恢复呢,就是因为他有比较先进的,独特的装配工艺。

2,高精度的零件有时不是设备加工出来的,而是人的手工加工出来的,所以加工设备精度的高固然能够加工出高精度的零件,而设备达不到精度,只有人工来完成。所以国家为什么提倡工匠精神,设备容易制造,而高技能的技能人才是需要长期的培养,长期的磨练才能达到要求。这也是像日本,德国发达国家人工成本很高的原因。而中国恰恰在这方面是一个弱势,中国在发展高技能人才方面还有很长的路要走。

3,现代的先进设备都是集机电一体化的综合设备,要想这个设备具有很高的精度和稳定性,那么就必须在机电方面达到相当的协调,机械达不到的要求,可以有电气来弥补。

4,高精度机床的制造,需要做很多基础性的研究,基础性的试验,比如说,热稳定性材料的研究,热处理的研究,都需要一个长期的过程。谁掌握了这些基础性的数据?那么,谁在高精度设备研究制造方面就占有优势。

有关机床设备的问题,欢迎大家一起共同探讨。





数控编程达人


低精度的加工机床和工具是可以加工出高精度的零件的。


怎么办到的呢,在我详细说明之前,先澄清一个误区。

总有人说高精度的零件不是机床加工出来的,都是手工,我咋不信呢,谁那么牛出来给我手工做个轴出来!不用精度太高的,就下图这种随便放地上连报纸都不包这种的就中。

虽然有的时候手工精度很高,比如大平面平面度的修正,但大部分精度都是靠机械实现的。


下面回到正题,大家认为实现高精度零件必须用更高精度的机床设备是对精度的误解。什么是精度,机械设计中用公差的概念对精度进行了量化。机械零部件设计图纸都有个重要参数叫做公差,公差范围越小也就相对精度越高。

上图标注尺寸中括号里的就是公差,括号外边那个叫做基本尺寸。上图这个加工个直径30毫米的孔,这个30毫米就是基本尺寸,精度要求多高呢?就是最小就是30mm,最大不能超过30.033mm。

如果批量加工,一定要求加工设备,刀具等的尺寸可以满足上述要求。满足不了就会产生大量的废品,为啥我要说大量呢,因为量真的很大,哈哈!开个玩笑,说大量是因为不会全是废品,因为说不定有碰巧在合格范围内的!

还拿上面这个图纸做例子,上面这个孔要求范围是30mm至30.033mm。假如都是合格的,我们加工一万个,有没有可能在其中找出几十个30mm到30.022mm间的零件呢?这种可能性是有的,那么单独看这部分是不是公差范围变小了,精度变高了呢?

这种方法其实就是由粗变精的一条途径,筛选。用精度不高的设备加工出公差范围比较大一批零件然后筛选出公差范围符合设计要求的零件使用。筛选法成本比较高。


再说一种方法。我们看见机床等加工设备有定位精度,比如下面这个铣床。我刚毕业的时候就在我国最大铣床生产企业上班,所以对铣床有感情,看着特别亲切,所以拿来当例子,车床磨床,镗床转床啥的也是一样的。

它的工作台移动是通过摇手柄实现的,手柄上有刻度盘,想要工作台移动多少,就看这个刻度盘。

人眼有误差,还有刻度盘也有误差,机床传动部件有间隙等等原因。当我们对准刻度盘上的190的时候,实际尺寸可能是在190左右变动,这个变动范围就是机床的定位精度。普通铣床大概是0.02毫米,南方叫两丝,北方叫两道。那么这台机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。

那就是人工矫正误差,比如我加工一个零件,加工完测量,啥时候精度范围符合要求了,我把机床手柄位置固定不动了,然后大批量加工。专机生产线就是这种思路。

数控机床高精度除了机械部件精度更高以外,还引入了实时测量补偿的方法来提高精度,原理本质上和人工矫正误差也差不多。


再啰嗦一点测量工具的问题,可以对粗糙到精密有更深的理解。现在精度较高的测量都是光学测量,就是用光反射来测量,不用接触,可以有效地避免变性引起的测量误差。

而手工常用的游标卡尺和螺旋测微器都是用粗糙实现精密度的巧妙构思。原理主要是放大读数,上边那个机床刻度盘也采用这个原理。下面说一下游标卡尺的读数方法,大家理解一下。


游标卡尺是由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成。


游标卡尺是利用主尺上的刻线间距(简称线距)和游标尺上的线距之差来读出小数部分,例如:游标尺上有50个小的等分刻度它们的总长等于49 mm,因此游标尺的每一分度与主尺的最小分度相差0.02 mm。

主尺和游标尺两者的零刻线相重合,若游标尺移动0.02毫米,则它的第1根刻线与主尺的第1根刻线重合;若游标尺再移动0.02毫米,则它的第2根刻线与主尺的第2根刻线重合。

依此类推,可从游标尺与主尺上刻线重合处读出量值的小数部分。

总结一下,把49mm分成50等份精度并不需要很高,实质上和把50mm分成50个等份差不多,然后把两个尺的0刻度重合,这个也不需要太高的精度。完成这两步,测量精度达到了惊人的0.02mm。构思很精巧吧!


用低精度实现高精度的方法还用很多,但每一种方法也不是可以无限提高精度的,精度保证还是跟加工母机也就是机床精度相关,可以比母机高,但还是受它的限制。所以精度的不断提升也是一个工业积累的过程。


知识与见闻


机床只能加工出比机床本身精度低的部件,所以要生产精度更高的部件或者机床,就需要在机加工后对导轨,平面等精度控制部位进行手工刮研作业,手工刮研不会产生形变和热,是精度最高的生产工艺,但也是效率最低的生产工艺,但也是唯一的提高精度的方式!任凭你的机床号称精度再高,生产这个高精度机床的母床也是手工刮研出来的,不然一切都白搭


1862至1873


有人做3纳米集成电路光刻机做芯片,对机械托盘结构描述了那个实际状态,它是飘在一个液态承台上,保证隔离了振动,且无摩擦,完全没有蠕动,不过还好,只需保证能够稳在那里,范围是一个纳米即可。操作移动时是一个微米以上了 。从极端的要求设备工艺来看,这些机械绝不是做出来就是几个纳米的精度,而是用其它电子方法调出来,达到要求的。所以不要以为纠结蛋和鸡的关系就会了解全部,还有其他方法的,更需要我们了解 。


天高云淡10769


先机械加工到一定程度再手工修正,就这样一代一代的升级上去,那些认为一台机床可以加工出比自身精度高的零件的人都是外行或者行内白痴。如果有人不服觉得手工精度比不上机床的话,那就请他用机床加工个“绝对平面”试试,如果不懂可以自行百度


古道西风123


应该是这样的:

不太精密的机床由比较精密的机床制造,

比较精密的机床由更加精密的机床制造,

更加精密的机床由最精密的机床制造,

最精密的机床打由人手制造。


寒啸鹏


我就干设备的,设备精度是调出来的,合格的零件不一定组装出来就合格,现在不缺加工和修正的方法,缺的是生产中的检测手段,人的的作用是给设备灵魂,


1350014985


加工精度更高的零件,五成依靠机床,五成依靠人的操作。往往,人的技术素质、操作手法是第一位的。


zhangwanhe


图纸喽!尽量让现实的工艺赶上图纸的精度,如果不能,就靠量,毕竟百分之一的合格率也是有合格的嘛!虽然,这样成本就高了,不过依然可以造出合格的机械,这样机械不就越来越精密了嘛!


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