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第两千七百七十章 两个设计方案

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国产替代,解决卡脖子问题,绕开巴统,这是一道巨大的命题。

现代工业在地球村这个概念的推动下,让一个国家全面把控一个产业上下游全套体系的产业链,本来就是一个“投入产出比”不高的想法。

正确的做法就是所有国家一起分工协作,各自完成各自最擅长领域的事情,然后取长补短互通有无,最后实现人类社会劳动生产率的巨大提升。

当然这是世界大同后才会出现的场景,而现实世界里,则是完全相反的操作。

体系这个东西本来就不可能一蹴而就,就拿机床行业来,国内的机床与世界先进水平的差距还是有些大的,主要就是差在关键精度器件,强度器件以及控制系统上。

前两者需要强大的工业基础与积累,还需要有精度极高的母机才能变成现实,而且属于传统工业范畴,在落后西方百年的情况下重新追赶,周至认为,追到了现在这个程度,已经是新中国工业人呕心沥血的结果,不能要求更高了。

破局的办法在哪里?

其实周至已经在一些方面做出了表率,那就是集中力量进行局部突破,并且迅速形成知识产权和市场垄断优势,然后利用自己手中的新兴技术,和相关方面进行合作和交换。

资本是逐利的,只要能让它获利,什么政治障碍,种族偏见,意识鸿沟,都是可以忽视的。

周至搞出瀚文大字库以后,就有了在全球范围实现亚洲表意文字统一的标准,以此邀请统一码组织这个协议控制着,以及微软,unix,ios几个协议使用大厂参与蛋糕分享,并且对他们提出一丁点让利分享各自成果的要求,就是顺理成章的事情了。

类似的事情还有以代工开发面向对象程序语言为代价,换取微软部分多媒体协议的使用授权和窗口对象包专利的使用权;以及用闪存,Vcd,dVd的产权协议吸引三星索尼交换晶圆生产线升级,流片封装知识产权,音视频渲染协议知识产权,都是如此。

五轴联动加工机床属于巴统禁售之列,但是如果将机床拆分开来看,中国目前还无法实现国产替代的部件如高精度步进电机,夹具,滚珠丝杠等,却又没有在禁售的名单里边。

哪怕是最高精度的那一批在,但是还有次级替代品可以选购。

也就是巴统协议也并没有办法将中国能够走的路子尽数堵死,毕竟西方公司也是要吃饭,要谋求利润的。

当然还有一点就是西方赤裸裸的傲慢,他们料定中国无法自行设计出最关键的东西——机床数字化控制系统。

这个系统要构建起来相当复杂,但是原理本身却很简单,就是利用两个刀头的环形轴和两个关联工作台的三向控制轴,可以实现在立方体六个面里,除了固定面外,其余五个方向的自由车铣。

实现的方法就是让零件在工作台上灵活调整方向,配合上可以移动空间位置的刀头,就好像人手持一个菠萝,拿刀一个个掏眼的动作,实现工件的加工。

但是这个方法的前提,是要有一套软件,可以将设计好的工件文件输入到其中,再将之转化为在时间维度上的工件方向,位置以及刀头所在方向和位置的一套关联动作的工艺文件。

这还是仅仅是运动轨迹的转化,还有很多的细节比如吃刀深度极限,车削速度极限等方面,还有就是精度控制,这是一套非常复杂的体系。

“五轴联动加工中心有高效率、高精度的特点,工件一次装加就可完成五面体的加工。若配以五轴联动数控系统,便可以对复杂的空间曲面进行高精度加工,更能够适应像汽车零部件、大型门锁构件等现代模具的加工。”李大成道:“我们和秦所长共同研究了资料后,感觉还是采用最简洁的工作台回转轴方式设计,比较符合我们目前的技术条件。”

“工作台设置在机床上,可以环绕x轴回转,定义为A轴,A轴一般工作范围+30度至-120度。工作台的中间还设有一个回转台,在特定位置上环绕Z轴回转,定义为c轴,c轴都是360度回转。通过A轴与c轴的组合,固定在工作台上的工件除磷面之外,其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。”

这个思路和周至最先想出来的思路一致,周至都能够想出大致模样来的方案,的确应该是最简单的方案了。

“A轴和c轴最分度值一般为0.001度,这样又可以把工件细分成任意角度,加工出倾斜面、倾斜孔等。”刘大川道:“A轴和c轴两条曲线轴如与xYZ三直线轴联动,就可加工出复杂的空间曲面。”

“这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单,主轴刚性非常好,技术可以直接从传统机床技术上移植过来,制造成本还非常低。”

“缺点就是当A轴回转大于等于90度时,工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩,所以工作台不能设计得太大,承重也比较。”

“另外一种则是目前国外的主流,依靠立式主轴头的回转,主轴前端夹具是一个回转头,能自行对Z轴进行360度环绕,成为c轴。”

“而回转头自身还有带一个可环绕x轴旋转的A轴,一般可达±90度以上,两者结合起来,也可以实现五轴联动的功能。”

“这种设计的优点是主轴加工非常灵活,工作台也可以设计的非常大,现在国外飞机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。”

“这种结构还有一大优点,就是我们在使用球面铣刀加工曲面,当刀具中心线垂直于加工面时,由于球面铣刀的顶点线速度为零,顶点切出的工件表面质量会很差。”

“采用主轴回转的设计后,只需要让主轴相对工件转过一个角度,就可以使球面铣刀避开顶点切削,保证有一定的线速度,便可以大大提高表面加工质量。”

“这种设计对于高精度模具加工是具备绝大优势的,但是设计难度却太大,回转结构十分复杂,步进和伺服精度异常搞,必须配置圆光栅尺反馈模块,以保障分度精度都在几秒以内,此外这类主轴的制造成本也较高。”

(本章完)

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