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超精密加工机床是如何制造的?

by: 亚博2022最新首页登录 - 平台网站电话 / 2022-09-10

机械设备的加工精度只会损失而不会增加,1/100毫米精度的机械只能加工出误差在1/100毫米以上的工件,所以,即使在不考虑组装误差的前提下,使用中等加工精度的机械加工的零件组装起来的机械,也只能达到较低的精度,要生产组装成中等精度机械的零件,只能使用高精度的加工机械才能制造出来。根据这个道理,要制造高精度加工机械,只能采用超高精度的加工机械。
这就出来了一个问题:所谓“超高精度的加工机械”又是如何加工制造出来的。
答案可能让人感到意外,“超高精度的加工机械”是用人手造出来的。
一提起“精度”,很让人联想到“电脑”、“数码式”什么的技术名词,实际上,精度和那些时髦名词无关,在那些时髦名词出现以前,人类就已经可以达到很高的精度了。
对加工用机械的精度影响最大的是导轨部分。机械的运动部分是被导轨限制的,导轨的精度就直接决定了机械运动的精度。超精密机械导轨的滑动面被称为“绝对平面”,要求精度在1/10000毫米以上,没有任何机械能够加工这种绝对平面,只能用手工的方式加工。
见过高精度机床导轨滑动面的人,都知道那个所谓“绝对平面”不是一个光滑的镜面,而是遍布了有规律的花纹的平面,那些花纹就是做出这个平面的手艺人的铲刀留下的痕迹。
绝对平面的制造过程是这样的:有经验的手艺人用铲刀一刀一刀地把粗加工得到的平面铲平,在铲出需要的平面的同时还在做一个对照平面,然后在对照平面上涂上颜色,把加工平面在对照平面上滑动,这时加工平面上沾上颜色的部分和对照平面上掉颜色的部分就分别是两个平面上高出来的部分,需要再铲掉,这样的过程反复进行,一直到两个平面靠上去的颜色完全达到均一为止,这时候平面上留下来的刀痕正好作为润滑油槽,一举两得。
但这样做出来的还不是绝对平面,因为如果两个面之间形成了同样的弧度也会产生同样效果,这只是说两个面完全一样,并不能保证是平面,所以还需要另外一个参照平面。一般来说,加工绝对平面时,需要同时加工三个平面,在这三个平面中的任意两个都一致的时候,才算做出来了绝对平面。
现在采用这种工艺加工机械所需要的绝对平面的公司主要是在德国、瑞士和日本,这就是这几个国家能够生产高精度机械设备的原因。日本的这种精密加工公司主要集中在新泻县的北纬43度线左右一带。这里面有气象学上的原因,日本人的精密工艺手艺是从德国人那儿学来的,当时政府在选取精密加工产业的地址时,选中了气候和德国比较相似的北纬43度一带,这一带湿度较小,温度也围绕在20摄氏度左右,最适合精密加工。当时没有空调设备,在生产车间安装空调设备也是不可想象的,所以在加工地选址时必须注意到温差问题,温差所造成的材料胀缩现象对精密产品的制造和组装有很大的影响。温差不仅对加工工件有影响,笔者见过的超精密磨床的床身都不用一般的铸铁件,而是用花岗岩,也是为了减少温差带来的影响。
这些企业基本上都是几个人到几十个人的小公司,说小作坊这也不过分,但离开了这些小作坊,安田、森、牧野这些世界知名的机械品牌就不能成立。日本经济这十几年都不景气,但这些从事手工制作滑动用平面的公司从来没有受到过影响,因为这种行业是制造业的最根本,需要高超的技术和丰富的经验,从来就只有不够,没有过剩的。特别是随着电子技术应用范围的不断扩大,对高精度加工机械设备的要求只会不断增长而不会减少。

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