85度c小說網

論工業母機2-------------------五、更好的理論及方法在車床加工精度進步中的決定性

太祖有一句名言“沒有文化的軍隊,是愚昧的軍隊”,那麼理論和方法在車床性能進步中起到了什麼作用呢?很多人會說,機床的零部件精度越高,機床的加工精度越高。好吧,不得不承認,這話是有道理的。可是,這話也是僅有點道理而已。如果我當年這麼回答老師,肯定要不及格了,用當年同學的話來說就是“被老師用竹竿捅下來”。對於我們學機床的而言,這種回答是一個想當然的回答。

我們在前面已經大致說了車床各個部分和它們對機床的加工精度的影響,但是請注意,各個部分對加工精度的貢獻是不一樣的,因此要提高加工精度,必須能夠正確的分析出各部分對加工精度的影響。然後對應的去提高精度或改變結構或原理,這樣才能達到效果。比如,導軌的精度一般情況下就不要打什麼主意了,即使能提高精度,對大部分車床加工精度的提高也是忽略不計的。

那麼,如何去進行相關的計算呢?從一開始的完全靠摸索,到各種各樣的簡化模型,再到現在的精密模型,機床的設計一直在圍繞着這些理論和模型轉。這些理論和模型中間用上理論力學、材料力學、彈性力學、塑性力學、流體力學等等當時最前沿的知識,歷史上有無數讓後人仰慕的牛人為它奮鬥了終身。但在以前,計算方法都是簡化計算或經驗公式,因此對機床的精度的全面細緻分析一直沒有,人們雖然能造出高精密的機床,但靠的是理論的大致指導和各個方面的不停摸索出的經驗,因此對於整個工業來說,高精密的機床的生產還是手工作坊式,誰也不能完全保證這是個可複製的生產過程。

直到70年代,有限元法的橫空出世,模型才能精確分析,開始比較有說服力了。正如**到處是jq,可光補風捉影的猜測是不行的,那只會讓人民群眾真正關心的jq溜掉,因此要有證據,要從心裡學、社會學出發,構建出雙方詳細的心裡變化和活動,才能真正的發現jq。順便提一下,有哪位好人能給我幾張豬頭卡,我要用它們來對在**軍版公然發展jq的童鞋表示廣大群眾的熱切關心。

當然了,提出理論模型無論對錯都是要付代價的,大家都是吃這碗飯的,誰會自認自己不行呢?因此吵吵嚷嚷是常態,動用學霸作風打擊對方也是很常見的,各國都如此。我的某位工科老師留學前蘇聯,前蘇聯的博士答辯委員會成員是國家指定成員來自的單位,該單位將人選上報國家後基本要這人退休後才能換人。畢業答辯時他的一位同學選了一個高難度的課題,在學術界一直是有爭論的,放國內那就是應該好好表揚的事,可答辯委員會成員聽完論文後,他們之間卻分成幾派吵了起來,那個倒霉的同學在上面不知所措的站着,純潔的像個小白兔一樣,最後只能第二年再答辯了。當然了,一旦模型和理論被證明正確,那就抖起來了,那就是新一代的學霸。

順便說一下,對於我等學機械的來說,有限元法就是聖殿呀,干機械設計的不會有限元分析,出門都不好意思和人打招呼。當然了,由於機械發展的實在是太久了,中間出了很多的經驗公式和實驗數據,一般的設計,不用有限元法照樣可以完成。記得本fc在課程設計時,計算校核就是經驗公式、查表、查各種性能曲線。到軍工廠後驚訝的發現,搞機械設計的竟然沒人懂有限元,但同時絕望的發現,他們的設計也沒任何問題。他們的經驗豐富到什麼程度呢?設計室的主任能夠簡單用筆算一下就能知道你這個設計的重心在哪,而且誤差還很小。當然了,不管再牛b的經驗,理論和方法上一旦能精確分析,終究會變成新時代的屠龍刀法。

a、對於機床的動力來源,我在前面的介紹中已指出,直道20世紀初,很多機床仍然不是用電機來獲得動力的,而是動力車間通過鍋爐產生動力,傳遞到車間的大樑上,再通過皮帶傳遞到機床上。那麼,機床的轉速和速度的不均勻性就可想而知了,更何況,一個車間的機床的皮帶都是連在一根大樑上。在歷史上,人們為降低來自動力對加工精度的影響可是動足了腦筋,在理論的支持下各種方法都用過,如工作過程中機床都開着,而不是一會有一台啟動,一會有一台關機,這樣可以保持動力的總輸出是穩定的,從而提高加工精度。

動力換成電機後,自然機床的加工精度就立馬提高了。現在么,有的機床開始不用普通電機而用各種先進的伺服電機了。

b、車床床身的震動和彈性變形對加工精度的影響,解決的方法就不是加工精度更高,而是修改設計。如中間增加橫樑、修改尺寸形狀等。一般設計師們不會採用換材料的方法,因為床身很重的,換材料成本太高了。在這中間,對床身的精度要求沒變,但車床的加工精度已經變好了。

有限元在這方面是個利器,但機床的模型正確與否直接決定了最終效果。

c、說實話,齒輪箱的變化到不大,但是,這也僅僅是看起來。它是一個對理論設計和精密度要求都很高的東東。比如說,斜齒輪和人字齒輪就比直齒輪運動平穩、噪音小,凸面直齒也比普通直齒效果好。但是,應用最廣的直齒輪最主要的變化是提高了加工精度,其它的更多的是靠摸索,有理論指導下的摸索,也有瞎貓碰死耗子的摸索。這簡直就快成特列了。

但是,在這漫長的過程中,齒輪箱的設計可是理論翻新很多,要達到效果就千萬不要把希望完全寄托在齒輪的加工精度上,別忘了這中間還有很多受力變形的問題,這些問題的解決比完全指望齒輪的精度要有意義。當然了,經驗在其中也起着重要作用。

d、在車床中,主軸系統是個極其關鍵的部分,當然,車床頭上裝軸承的孔精度越高越好,但軸承的精度卻是其中的關鍵,對於軸承的精度,滾珠是其中的關鍵,但這不是指滾珠的精度!在主軸受力後,力傳遞到軸承的內圈套上,簡單的說有軸向力和徑向力,這些力有傳遞到滾珠上,而滾珠之間是有間隙的,在這種情況下,有的滾珠之間很擠,有的很松,軸承的內圈在此情況下變形,軸的旋轉自然也就不是同心的了,而是一個錐形。因此,不同受力指標的軸承,滾珠的大小、數量、滾珠和滾道在軸向的間隙等都要靠理論分析來決定,這個因素比滾珠的精度要重要的多,可以說是對軸承精度影響最大的因素。當然,軸承的內、外圈的精度、滾珠及滾道的硬度等等也是因素。