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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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! L# v* K2 D; {9 q5 |真巧，今天看到一篇文章。
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机床加工精度的发展
% m( \, z2 _' l/ z7 t& |切削作为加工物体的手段由来已久,尤其是磨削, V5 R: Z2 q. z, E* T& K
加工可追溯到上古时代,但作为通用机床是18世纪才
* w0 @3 `5 y/ t3 G" X) G- |2 |开始形成,到18世纪后期才有了较明显的发展,当时
4 h& w& {9 ~( F/ ?/ c! @$ C的车床结构很简单甚至还没有拖板和进给丝杆。到
% V( O7 o: m# \19世纪在英国出现了作为商品的通用车床,推动了工 z- c1 K: _4 F @& F
业进步。当时,虽然已有了蒸汽动力机,但为避免咬0 ~" {! V# d5 V; J2 X, w( I
缸,甚至出现大型汽缸和活塞的间隙高达5ｍｍ,而且) `& W* O# n; d! O4 U9 ]* M
进排汽需人工控制,因此性能和效率极差。依靠新的
H; L S" Y) P m机床与加工工艺,使汽缸与活塞的配合间隙缩小到7 g" x% T1 `; M' d
2ｍｍ,并制造出灵活的自动换汽机构,蒸汽机性能大大
2 h ]0 D C8 p3 w+ d/ o提高,这一成果推动了英国的工业革命[2]。有了各种5 l# [6 k {% ~% v/ i
机床,随之而来的是精度问题,当时有一种相当普遍
- u- b. Z/ b- F的看法,称为“精度降低论”,即鉴于一台装有一级精
' Q* R3 j0 v4 p4 j- `. A3 h+ \度母丝杆的车床只能车削出二级精度的丝杆,由此推+ n1 O: {: T3 A
论所生产机床的精度不会高于原机床的水平。6 {; k: P% I. N) V% n/ ^2 a
但随着机床的发展,机床的精度越来越高,这是
J8 f3 w4 _ V- D: u: W' v由于人们对精密加工基本思路的逐步开发而取得的。! f1 B+ T/ r% q7 j
其中最早也是最有名的三块平板理论,是英国威特瓦0 {1 W$ p' M; L
斯首先建立的。三块平板不需要任何基准,通过相互
' t/ B" u$ v8 o! b配刮,就可得到理论上无限高精度的三块平板,在此
% F- k! K8 P2 Q' A. F4 y基础上,还建立了高精度直尺、角尺等一系列高精度
+ |; q% E/ l4 j" O% f基准件,从而使加工零件的几何精度大大提高。对机
) s" o O, w) Y$ a床制造来说,它直接使机床的导轨和零件接触面的制& |% k. A' l2 h+ u. E* a& T
造水平大大提高。/ D$ Q' C' n/ J
补偿理论的出现使机械加工走出了“精度降低
' d0 W# Y: ~$ Z9 _论”的牢笼,加工精度获得突破,机床关键零/部1 U; H. O6 ^5 b, c
件———丝杆和齿轮的加工精度得到提高,将此原理应8 y& I& m4 a' U5 E, p2 D
用于直线刻线机、圆刻线机和齿轮加工等不同领域,
% X& U$ y3 C# {: Q7 {2 l都取得很大成功。9 J, c4 C P; T4 M9 k
不久,就有人提出新的理论,称为“过定位和弹性
& \" p* t& R4 `平均理论”。根据空间定位理论,经典的设计原理认
- _8 l7 K3 p* F6 e3 {9 Y. }: b: ?为过定位是有害的,而新的理论则认为在高精度领域& E Y- V. s" g8 y6 i4 d
里采用过定位方法反而有利。另一方面,新理论认
6 |7 ]8 [: I4 j( y为,在单项精度提高受到限制时如采用误差平均手段4 _( f3 C9 C' m. s
可获得突破[3]。
* p! M4 F5 I6 n: G( }: C到20世纪中期,随着计算机的出现和完善,出现
, M: L' C5 } M了数控机床,它除了提高机床自动化程度与性能外,
+ P3 w% B$ n8 m9 s: L对提高机床精度也起了十分重要的作用。计算机给
3 T( V* M; R) ]; a% I J7 ^机床带来的又一个巨大进步是实现了在线补偿,这一. \; }9 M6 l- o5 z0 }9 z9 j1 q) i
技术不再需要预先测量出误差值[4]。$ R$ T5 x/ T( z
最近出现了神经网络控制理论,它用计算机模仿3 Y5 y$ H% k9 w0 N; Q* m
人脑的思维过程,使控制系统具有自我学习功能。机
& o6 ^" p; c; a+ Q2 Y" T1 o Q# ~床能根据每次加工出的误差情况和不同工况下的误
8 R1 ?3 N1 ~% k8 e, Z, {* Z差类型,自动找出各种工况下的误差规律,并定出自' \# o3 O3 U2 \* Y; a0 @' E
动补偿方案,逐步逼近,使自动补偿精度随机床使用
8 E! }2 i5 x$ L6 m5 I时间的增加而逐步提高。神经网络是未来提高加工/ w$ H0 I* U8 g3 l; K5 I
精度水平的很有希望的一种方法[5]。6 \9 ~# c' o- e. m
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