作为一个机床制造的从业者,我认为机床的制造难度在于几何精度、定位精度、加工精度等三个主要精度的稳定性上。让一个新设备精度保持一个月很容易,要让精度保持一年,三年,乃至10年,是很困难的,这就是高端机床的卖点。以电加工机床为例说明。
机床整体的刚性不行,导致精度稳定性差。与主机结构设计、电机驱动技术直接有关,这两点达不到纯国产。
机械方面,简单的如十字滑台的工作台,国产设备常用的结构。由于工作台重量全压在X,Y轴上,使得工作台在空载及极限负重两种情况下,定位精度不一致。
进口设备的机械结构,X,Y轴一般采用动立柱结构,很好地解决了负重问题。但随之而来的,是Z轴对X,Y轴的垂直度问题,在装配时不好调整。这种动立柱结构,真正地体现设计者的水准,结合CAD的有限元分析、软件的各种工作状态模拟,计算出最佳结构。
现在的进口高端机床,大多采用直线电机拖动方式,也有用交流AC驱动器。国产的大多为直流DC驱动,还有步进电机驱动。
直线电机采用电磁感应技术,无摩擦,因而精度保持好。与AC交流驱动,存在着闭环反馈及驱动器刚性调节问题。还必须使用灵敏度很高的直线光栅尺做为检测跟踪工具。
实验表明,温度每升高一度,工作台在1000mm的行程范围,有0.012mm即12um的长度变化。这是非常要命的。
生产厂家一般厂房设定23°C,在此温度下进行生产、激光检测并补偿。对用户也要求23°C的工作环境,以保证三种精度的稳定。
2,温度补偿机制。国外的高端机床,采用温度自动检测、致冷机自适应调节床身温度、用软件进行温度补偿等等手段。
在温度的影响上,国内用户一般为降低运营成本,忽略了。国产设备同样为降低制造成本,考虑的很少;即使考虑了,也只是简单地安装一个致冷机,却没有定量的检测控制。
软件控制首当其冲。国产CNC,NC,CAD,CAM软件系统,略有实力的制造厂商都会做,但是,大都是入门级别。如果谈到小园弧处理、尖角处理策略、过切处理策略、异形件加工编程等等体现水准的软件,大多含糊其词,没有量的概念。所以,对于高、精、尖的零件加工,非进口莫属。
关键部件。以高压泵、循环泵为例,国产的没有一家生产企业敢拍看胸脯说,我生产的泵绝对没问题。德国产格兰富泵长期占有高端市场,精度可控,稳定性好。国产泵只用在没有要求的低端设备中。
总结:高精度机床,是一个国家整体工业水平的体现,德国、瑞士、日本以及其它老牌的欧美国家,其控制技术、主机设计及制造技术成熟,生产高端装备很容易。
我国起步晚,控制技术、主机设计及制造技术尚处于初级阶段。关键技术,大多是跟着别人跑。再加之终端消费市场长期处于低端水平,对高端设备的要求不多,直接加剧了高端装备生产厂家不愿意做,也做不好的囧状。
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