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发表于 2014-6-27 15:32:05
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本帖最后由 shaokuang 于 2014-6-27 15:45 编辑
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" w9 y3 v/ V4 A( W( y真巧，今天看到一篇文章。
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3 G% ?. d3 f! {2 S- M机床加工精度的发展3 j/ y' g/ q5 ]3 Z4 o
切削作为加工物体的手段由来已久,尤其是磨削& k8 K0 N6 ^( s! f/ ^" Z4 e4 w
加工可追溯到上古时代,但作为通用机床是18世纪才- \ d* t1 g: U- `: Q' B. I
开始形成,到18世纪后期才有了较明显的发展,当时6 x% H& f7 U8 q; {7 t0 m
的车床结构很简单甚至还没有拖板和进给丝杆。到. }1 r1 z- Q& h# ?# G Y- ^
19世纪在英国出现了作为商品的通用车床,推动了工0 h. v* C: _9 _
业进步。当时,虽然已有了蒸汽动力机,但为避免咬$ b f1 Y5 w1 f8 O
缸,甚至出现大型汽缸和活塞的间隙高达5ｍｍ,而且 x- m" S7 ~% b8 B/ Y3 j9 v" T
进排汽需人工控制,因此性能和效率极差。依靠新的
6 @# Z5 X: w9 _: n7 N机床与加工工艺,使汽缸与活塞的配合间隙缩小到
6 N. w0 `! k$ ^2ｍｍ,并制造出灵活的自动换汽机构,蒸汽机性能大大& U. t4 E3 ^& a! r& N7 g w8 v
提高,这一成果推动了英国的工业革命[2]。有了各种6 C u6 M; m- X( a3 C/ r
机床,随之而来的是精度问题,当时有一种相当普遍0 P+ e# v% j2 Z* _1 {) e
的看法,称为“精度降低论”,即鉴于一台装有一级精
3 I {" X5 I" D' m1 [- |. \度母丝杆的车床只能车削出二级精度的丝杆,由此推( @7 R7 t2 O) A" B/ E
论所生产机床的精度不会高于原机床的水平。
3 O7 v) E, e+ ]9 c5 P/ Y% _但随着机床的发展,机床的精度越来越高,这是
& C- w' J1 W8 N1 H由于人们对精密加工基本思路的逐步开发而取得的。* S0 s; z4 [8 t0 }. N
其中最早也是最有名的三块平板理论,是英国威特瓦
2 V1 r4 K% V, R( b, ?; f7 M8 ~斯首先建立的。三块平板不需要任何基准,通过相互
: }5 l8 A4 R) t( [/ n6 {* R( Z配刮,就可得到理论上无限高精度的三块平板,在此
" x/ m- E& x! R) y- D基础上,还建立了高精度直尺、角尺等一系列高精度
9 Z0 T3 L4 G6 k5 ]. \基准件,从而使加工零件的几何精度大大提高。对机
. s0 ^- |* b5 r床制造来说,它直接使机床的导轨和零件接触面的制
5 m9 I$ ?# Y: n9 X造水平大大提高。# A, @+ L: X: K% I7 `9 l4 _! Z
补偿理论的出现使机械加工走出了“精度降低
2 m2 E K% [% V* d& w& f论”的牢笼,加工精度获得突破,机床关键零/部5 b( f5 F3 D6 g5 u
件———丝杆和齿轮的加工精度得到提高,将此原理应
& D( Y. B0 b/ K6 T7 m( B; a/ J用于直线刻线机、圆刻线机和齿轮加工等不同领域,
$ S. x- a$ ?6 n/ W/ f; i都取得很大成功。9 d" i% k% P. u2 \; T5 _
不久,就有人提出新的理论,称为“过定位和弹性4 U; q; T. ^% I) k) ?
平均理论”。根据空间定位理论,经典的设计原理认
6 [; ]9 j& r5 n1 l! r为过定位是有害的,而新的理论则认为在高精度领域( F, [1 A0 X1 T! n' b
里采用过定位方法反而有利。另一方面,新理论认( L, `9 D6 O. K8 N+ D! W( {% m3 D7 ?6 j
为,在单项精度提高受到限制时如采用误差平均手段3 J% ^, S% \: _0 T2 l4 v( V$ ^
可获得突破[3]。
' O% ~& i, ] K3 e1 T& v* L到20世纪中期,随着计算机的出现和完善,出现
" C- i, N. Q$ Q0 U; U" G' K Z: L/ K了数控机床,它除了提高机床自动化程度与性能外,( e9 N; j1 g, }" I( {
对提高机床精度也起了十分重要的作用。计算机给* d! q* c( ^% @7 N u( { o. T- E7 K
机床带来的又一个巨大进步是实现了在线补偿,这一
) S' K/ ]5 ^/ r技术不再需要预先测量出误差值[4]。; Z/ h8 ]3 H1 i
最近出现了神经网络控制理论,它用计算机模仿
1 W0 f- n% F" P5 I$ F' c/ a人脑的思维过程,使控制系统具有自我学习功能。机9 O$ j r x# y+ n; L
床能根据每次加工出的误差情况和不同工况下的误
( g( y! {6 i* }* y差类型,自动找出各种工况下的误差规律,并定出自; k5 ~" i- w, B) M2 K
动补偿方案,逐步逼近,使自动补偿精度随机床使用
6 c# p$ U/ @$ u, U. n时间的增加而逐步提高。神经网络是未来提高加工6 F5 i+ S- s- F6 E
精度水平的很有希望的一种方法[5]。
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