高精度機(jī)床制造

1、高精度的秘密（上）-從DIXI精密機(jī)床看“瑞士制造”機(jī)床是將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制造機(jī)器的機(jī)器，所以又稱為”工作母機(jī)”或”工具機(jī)”，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱機(jī)床。現(xiàn)代機(jī)械制造中加工機(jī)械零件的方法很多，除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細(xì)的零件，一般都需在機(jī)床上用切削的方法進(jìn)行最終加工。在一般的機(jī)器制造中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量占機(jī)器總制造工作量的40%-60%，機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，世界機(jī)床業(yè)已進(jìn)入了以數(shù)字化制造技術(shù)為核心的機(jī)電一體化時(shí)代，以數(shù)控機(jī)床為典型代表。數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的加工母機(jī)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的

2、重要基礎(chǔ)。它為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門提供裝備和手段，具有巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效應(yīng)。然而，機(jī)床又是一種高精密的機(jī)器，本身的設(shè)計(jì)制造就體現(xiàn)了一個(gè)企業(yè)的實(shí)力，今天我們就去看看，享譽(yù)世界的“瑞士制造”和“日本制造”的秘密。瑞士DIXI公司，是世界上生產(chǎn)高精度坐標(biāo)鏜床的企業(yè)之一，1904年成立于被譽(yù)為精密鐘表制造商的搖籃瑞士，自1904年開(kāi)發(fā)了精密機(jī)床以來(lái),設(shè)計(jì)出了很多機(jī)型，DIXI機(jī)床就一直忠于它的信條：高精密型。DIXI的卓越技術(shù)和革新精神使很多機(jī)型得以改進(jìn)。這是在許多行業(yè)中通過(guò)多年實(shí)踐取得的結(jié)果，這些行業(yè)包括：航空、航天、汽車制造、醫(yī)療或機(jī)床刀具。開(kāi)發(fā)DHP加工中心（DIXI高端產(chǎn)品）和JIG鏜床的目的是為

3、了提高機(jī)床的性能的同時(shí)提高生產(chǎn)效率,以便讓客戶進(jìn)行最佳投資。DIXI 公司的應(yīng)用工程師對(duì)加工時(shí)間、技術(shù)方案有著深刻的研究。由這些經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師通過(guò)NC編程、模擬、為客戶提供加工解決方案。機(jī)床是在溫差為0.2 度、面積為14,900 平方米的恒溫裝配車間完成的。DIXI加工中心的設(shè)計(jì)?制造?裝配都是為了達(dá)到同一個(gè)目標(biāo)：盡善盡美。DIXI機(jī)床的產(chǎn)品95用于出口。1904年公司成立、生產(chǎn)用于加工鐘表零部件的機(jī)器。1948年在巴賽爾貿(mào)易展上，DIXI展示了第一款臥式JIG鏜床。開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)帶數(shù)控系統(tǒng)的JIG鏜床。開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)帶自動(dòng)換刀裝置的JIG鏜床。引入了JIG鏜削精度的高性能臥式鏜床DHP面世。

4、在2007年1月被日本著名的森精機(jī)（Mori Seiki）收購(gòu)，成為森精機(jī)大家庭的一員公司是一個(gè)典型的瑞士企業(yè)，規(guī)模不大，屬于家族性企業(yè)，產(chǎn)品相當(dāng)專一，就是兩種：JIG坐標(biāo)鏜床和DHP臥式加工中心。JIG系列是擁有世界最高精度的高端機(jī)型基于客戶對(duì)高端、高精度的要求，開(kāi)發(fā)了搭載APC的DHP系列。配備了高速且高度自動(dòng)化的高精度DHP系列所謂坐標(biāo)鏜床，是一種具有精密坐標(biāo)定位裝置、用于加工高精度孔或孔系的鏜床。在坐標(biāo)鏜床上可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔（鉆削）、鉸孔（鉸削）、銑削、精密刻線和精密劃線等工作，也可作孔距和輪廓尺寸的精密測(cè)量。坐標(biāo)鏜床適于在工具車間加工鉆模、鏜模和量具等，也用在生產(chǎn)車間加工精密工件，是

5、一種用途較廣泛的高精度機(jī)床。所以，坐標(biāo)鏜床被稱為機(jī)床中的“工作母機(jī)”。那么，DIXI的坐標(biāo)鏜床有什么特點(diǎn)？一、 高剛性DIXI在其機(jī)床設(shè)計(jì)中提出了“Box in Box”加工理念，利用可支持鞍座兩端的Box in Box結(jié)構(gòu)，可以很好地在保持移動(dòng)物體重心平衡的情況下導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)。用球墨鑄鐵制造的超大重型肋板靜態(tài)框架，X和Y軸的22封閉O形結(jié)構(gòu)補(bǔ)償主軸的Z軸軸向推力，使得重心保持在導(dǎo)軌內(nèi)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：粗加工過(guò)程中的高剛度； 進(jìn)行精加工時(shí)的極高精度；高動(dòng)態(tài)時(shí)移動(dòng)質(zhì)量小而輕；不需要特殊的地基；不受外圍設(shè)備重量影響的結(jié)構(gòu)； 通過(guò)將ATC、APC、電氣柜等與主體分開(kāi), 將振動(dòng)和熱傳遞都降到最小DIX

6、I的機(jī)床是一種高剛度3點(diǎn)支撐機(jī)身，采用了便于安裝并且具有卓越穩(wěn)定性的3點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)，這在移動(dòng)機(jī)床時(shí)（如改變廠房布局時(shí)），減少機(jī)床安裝所需要的時(shí)間。DIXI機(jī)床的直線導(dǎo)軌使用高剛性的滾柱導(dǎo)軌，因此能維持長(zhǎng)時(shí)間的高精度，此外使用海德漢分辨率為0.05 m的光柵尺可達(dá)到高精度，最小輸入單位為0.0001 mm。同時(shí)導(dǎo)軌和機(jī)床使用了相同膨脹系數(shù)的材料，并使用強(qiáng)制潤(rùn)滑給滾柱導(dǎo)軌供油，實(shí)現(xiàn)高精度二、出色的熱控制DIXI機(jī)床計(jì)算每個(gè)熱源產(chǎn)生的最大熱量， 總體上， 以恒定流量率和溫度持續(xù)循環(huán)超過(guò)熱量的冷卻液，從而控制機(jī)床熱位移。所有發(fā)熱部件的溫度由冷卻裝置和大流量循環(huán)泵、液壓油冷卻、電氣柜的液體冷卻、切削油溫度

7、控制等來(lái)控制。1 、球形螺母； 2 、滾珠絲杠支承軸承 ；3 、主軸軸承, 主軸電機(jī)；4 、B軸和C軸上的直接驅(qū)動(dòng)式馬達(dá)電機(jī)；5 、控制盤 ；6 、液壓裝置；7 、冷卻液通過(guò)提供一個(gè)低于環(huán)境溫度2 （可以隨環(huán)境溫度而調(diào)整）的冷卻液適量的恒定供應(yīng)（例如，40 L/min 至主軸），發(fā)熱部件的溫度可保持恒定，熱影響完全得到控制。具體措施包括：主動(dòng)冷卻所有熱源；從數(shù)控裝置監(jiān)控各種冷卻回路；將電機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量與機(jī)床部件隔離；配備有隨著主軸伸長(zhǎng)自動(dòng)進(jìn)行Z軸熱膨補(bǔ)償?shù)难b置；傳感器監(jiān)控機(jī)床床身的熱度。三、先進(jìn)高效的機(jī)床部件1、主軸DIXI的機(jī)床配備了具有多個(gè)傳感器的主軸，包括用傳感器測(cè)量主軸膨脹，控制主

8、軸鼻端的位置，監(jiān)控主軸軸承的冷卻油溫度，為貫穿主軸切削油配備傳感器，配備平衡傳感器，使得機(jī)器自動(dòng)補(bǔ)償軸向軸膨脹，達(dá)到極高的精度。主軸振動(dòng)傳感器允許在加工過(guò)程中監(jiān)控振動(dòng)，并可以為所使用的每個(gè)刀具設(shè)置振動(dòng)限制，從而優(yōu)化加工過(guò)程，提高產(chǎn)量并降低刀具磨損，如果刀具超過(guò)振動(dòng)限制，則使用下一個(gè)刀具或執(zhí)行下一道工步，刀具壽命更長(zhǎng)，主軸壽命更長(zhǎng)。DIXI設(shè)計(jì)的主軸使用2套陶瓷軸承，集成同步電機(jī)，可以根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整主軸軸承的預(yù)載，使用油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)。這樣的好處是由于主軸前端部分較短而具有高剛性，允許高速剛性攻絲，轉(zhuǎn)子不會(huì)變熱（磁體），同時(shí)還有簡(jiǎn)單的主軸現(xiàn)場(chǎng)保養(yǎng)。DIXI的機(jī)床可以根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整主軸軸承預(yù)載，通

9、過(guò)油壓可對(duì)陶瓷球狀軸承上的予壓進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)整，并允許根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)。這樣在高主軸轉(zhuǎn)速時(shí)低壓力減少主軸磨損，高壓力在低主軸轉(zhuǎn)速時(shí)提高主軸剛度，而且低主軸轉(zhuǎn)速時(shí)刀具磨損降低，使軸承產(chǎn)生的熱量減少，并使主軸壽命增加，工件的表面質(zhì)量更高。二、傾斜5軸 DIXI的機(jī)床采用了具有旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動(dòng)式馬達(dá)的傾斜旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，包括兩個(gè)軸上的編碼器，兩個(gè)軸上的液壓制動(dòng)器。托盤配備傾斜軸，由于直接測(cè)量而帶來(lái)的高定位精度，工件最大直徑為650 mm，最大高度為500 mm（JIG 700， DHP 50）或者工件最大直徑為900/1,030 mm，最大高度為850 mm（JIG 1200, DHP 80），傾斜度從45

10、到 -135。1次裝夾可加工5個(gè)面，5軸連動(dòng)，粗加工到精加工，HSC刀具技術(shù) ，自動(dòng)化。其優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)高切削力來(lái)達(dá)到高品質(zhì)的加工，可以在傾斜位置也可更換刀具，由于傾斜范圍很大，所以工件的背面也可加工。而適合5軸加工的工件包括嚴(yán)格的許容公差，嚴(yán)格的幾何形狀，最佳的表面質(zhì)量，難加工合金等。三、控制系統(tǒng)DHP 50 CPC是為同時(shí)進(jìn)行5軸或6軸高精度加工而設(shè)計(jì)的。它將自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能性與安裝時(shí)間短以及尺寸緊湊相結(jié)合，這主要?dú)w功于集成的工件和刀具更換器。包括快速刀具交換（轉(zhuǎn)換工步）、高容量的刀具、工件庫(kù)可確保高效的無(wú)人操作；主軸轉(zhuǎn)速最高可達(dá)24,000 min-1；從粗加工到精加工歸功于主軸電機(jī)的高扭

11、矩；60 m/min 軸進(jìn)給速度；電氣和氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單；機(jī)床的人間工學(xué)設(shè)計(jì)將停機(jī)時(shí)間縮到最短。其特點(diǎn)有：1、熱控制下的機(jī)械優(yōu)越性確保了性能的絕對(duì)穩(wěn)定；2、具有高扭矩的強(qiáng)大電機(jī)主軸，從重載粗加工到精細(xì)的精加工只需一步設(shè)置；3、強(qiáng)大的B軸和C軸具有直接驅(qū)動(dòng)式馬達(dá)，可以達(dá)到更高的進(jìn)給速度和最佳的表面光潔度；4、可移動(dòng)的液壓尾座和穩(wěn)固的中心架可以輕松達(dá)到加工要求；5、模擬軟件可以進(jìn)行更快速、精確的作業(yè)準(zhǔn)備；6、通過(guò)自動(dòng)化可提高效率效率。其精度以著名的DIXI精度著稱，完全手工刮削表面，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)剛度、熱控制，并用尾座和中心架來(lái)優(yōu)化負(fù)載分布以減少工件變形。數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)5軸或6軸聯(lián)動(dòng)（X、Y、Z、B

12、、C和中心架），組合刀具庫(kù)中最多可收容218把刀具，最多可夾持84個(gè)工件的柔性工件庫(kù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)序混合工件的加工，獨(dú)具特色的可移動(dòng)的尾座和中心架，以及可使用M代碼為尾座調(diào)整液壓壓力四、其他高效設(shè)備包括DIXI機(jī)床的JIG和DHP系列使用最新技術(shù)，此技術(shù)在機(jī)床結(jié)構(gòu)的每一方面都實(shí)現(xiàn)了高精度和高速加工。此外，我們還為納米精度的大量生產(chǎn)準(zhǔn)備了各種技術(shù)規(guī)格，以適應(yīng)客戶的生產(chǎn)量。 具有直接驅(qū)動(dòng)式馬達(dá)功能的強(qiáng)力旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，采用直接驅(qū)動(dòng)式馬達(dá)避免背隙，工作臺(tái)速度為100 /min （ DHP 50）或50/ min （ JIG 700），配備分辨率為0.15 arc/sec的光柵尺，以及液壓制動(dòng)器、主動(dòng)冷卻系統(tǒng)和

13、4點(diǎn)裝夾系統(tǒng)。由于是扭矩電機(jī)，所以可以應(yīng)用更高的進(jìn)給速度和加速度，允許車加工和銑削，允許使用離心力干燥工件，最小設(shè)定單位 0.0001冷卻液系統(tǒng)，包括：1 標(biāo)準(zhǔn)噴射切削油 2 油霧裝置/脈沖噴油3 中心噴水（可變壓力: 27 MPa） 4 從側(cè)面噴油（排出斷屑和熱量）5 天井噴水APC裝置（僅DHP） 一個(gè)具有手動(dòng)分度（4 90）的裝夾裝置，一個(gè)2點(diǎn)裝夾系統(tǒng)，托盤重復(fù)定位精度在2 m以下，交換時(shí)間在12秒以內(nèi)（DHP 50）或5秒以內(nèi)（DHP 80），工件用液壓夾具。具有高效率、用戶友好、符合人體工學(xué)，便于接近、可使用吊架進(jìn)行加載等優(yōu)點(diǎn)。ATC裝置矩陣刀具存儲(chǔ)（無(wú)鏈條），快速機(jī)器手臂90 m/

14、min，機(jī)器手臂具有兩個(gè)夾鉗，達(dá)到高適應(yīng)性 ，提供安全性和可靠性。 那么，DIXI機(jī)床的高精度的秘密在哪里？ 即使高品質(zhì)高精度的機(jī)床也只有5 m的定位精度。DIXI機(jī)床引以自豪的精度為0.99 m，僅相當(dāng)于一般高精度機(jī)床的1/5，這等同于3維測(cè)量?jī)x的精度。 定位精度和重復(fù)定位精度 (ISO 230-2)根據(jù)裝配在工作臺(tái)頂部的測(cè)量?jī)x移動(dòng)Z軸，并測(cè)量在高度L1和L2的定位精度和重復(fù)定位精度。比較刮削前后高度L1處的精度，DIXI機(jī)床達(dá)到小于1 m的偏差。雖然在L1處由于刮削使得定位精度有細(xì)微偏差，但是在L2處的偏差仍小于5 m。刮削工藝 為了在加工區(qū)域中的任何位置都達(dá)到穩(wěn)定的加工精度，所有表面和軸

15、都要求達(dá)到完美的平面度、直角度和直線度。 為了達(dá)到這一目標(biāo)，DIXI公司熟練的技術(shù)工人平均在每臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行了500小時(shí)的刮削作業(yè)。大多數(shù)機(jī)床刀具制造商使用200 mm正方形方規(guī)，但DIXI機(jī)床使用100 mm方規(guī)。使用更小的方規(guī)可進(jìn)行更高精度測(cè)量，因?yàn)榉揭?guī)和刮削表面的接觸面變小了。方規(guī)尺寸行程中滑塊上的負(fù)載該圖表明了滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)在裝配面上的負(fù)載。平衡滑塊上的負(fù)載為了達(dá)到高形狀精度，要求有極好的平面度。這是因?yàn)榇采砗鸵苿?dòng)臺(tái)的平面度聯(lián)合決定形狀精度。刮削之前，當(dāng)平面度較差時(shí)，滑塊將因?yàn)樨?fù)載而失去平衡。進(jìn)行刮削以使這4個(gè)滑塊上的負(fù)載平衡，這可顯著改善平面度。刮削面直線度和角度偏差 (ISO 10791

16、-1) 表1顯示隨著高度的增加，一個(gè)軸上的極小位移可能會(huì)導(dǎo)致較大偏差。這里每個(gè)軸上都有誤差，這些誤差結(jié)合起來(lái)造成整個(gè)3維偏差。DIXI機(jī)床依照ISO 230-2標(biāo)準(zhǔn)（定位精度和重復(fù)定位精度）以及ISO 10791-1（直線度和角偏差）進(jìn)行刮削和檢查。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的刮削和檢查過(guò)程，DIXI確保機(jī)床精度遠(yuǎn)勝于其他競(jìng)爭(zhēng)者。高穩(wěn)定床身 使用足夠厚重的床身, 即使有很重的柱體放在床身上也不會(huì)發(fā)生變形。而且, 通過(guò)熟練技師反復(fù)的刮削和測(cè)量,達(dá)到幾乎完美的平面度。由于螺栓間隔緊密(80 mm螺距), 床身和上部結(jié)構(gòu)被固定在一起就像一個(gè)單塊一樣。DIXI機(jī)床的生產(chǎn)理念是“不需要進(jìn)行任何測(cè)試切削就可以立刻使用的機(jī)床

17、”。為了達(dá)到這一目標(biāo), DIXI公司將全加工范圍的加工誤差控制在納米水平。他們的機(jī)床上所使用的所有技術(shù)都是基于這一目的開(kāi)發(fā)的。Y軸偏差將1,000 mm的圓柱體(圓柱測(cè)量夾具)垂直放在工作臺(tái)上, 并在X軸上的3個(gè)點(diǎn)處(0 mm, 200 mm)測(cè)量其沿Y軸(從0 mm 到1,000 mm) 的形狀精度。DIXI機(jī)床即使不使用數(shù)控裝置的偏移功能, 也可達(dá)到2.5 m范圍內(nèi)的定位誤差。測(cè)試工件上的機(jī)床精度（實(shí)際位置鏜孔精度）在機(jī)床精度測(cè)量過(guò)程中, 在B軸上從0 和 180的位置開(kāi)始以200 mm的為間距鏜9個(gè) 20 mm 的孔,這樣得到的所有孔的加工誤差都在4 m之內(nèi)。真圓度在設(shè)計(jì)中整個(gè)機(jī)床使用F

18、EA（有限元解析）設(shè)計(jì)，使質(zhì)量保留在承受高應(yīng)力的區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)卓越的性能。用600 N/mm2 的球墨鑄鐵制造的超大重型肋板靜力框架可以確保最高剛度。因?yàn)闄C(jī)床刀具剛度越高，精度和表面光潔度越高，刀具壽命和機(jī)床壽命也越長(zhǎng)。靜態(tài)剛性靜態(tài)剛性使得無(wú)薄弱點(diǎn)且剛性均勻分布，相當(dāng)于行業(yè)常規(guī)值的3倍。動(dòng)態(tài)剛性高頻率上的動(dòng)態(tài)剛性相當(dāng)于行業(yè)常規(guī)值的2 - 3倍。-從三井精機(jī)機(jī)床工廠看“日本制造” 接著要介紹的是日本三井精機(jī)。這家公司業(yè)務(wù)以機(jī)床和空壓機(jī)為主，其中的加工機(jī)床以坐標(biāo)鏜床磨床為首，包括坐標(biāo)磨床、臥式/立式加工中心、5軸控制加工中心、螺紋磨床等強(qiáng)大陣容，支撐起了世界上的這項(xiàng)最先端產(chǎn)業(yè)。盡管名氣不如馬扎克、

19、森精機(jī)、牧野、大隈等這些日本機(jī)床強(qiáng)人，但是由于其緊緊依靠自身的優(yōu)勢(shì)，在日本機(jī)床工業(yè)界贏得了一片天。1928年，三井精機(jī)的前身在現(xiàn)在的東京都大田區(qū)南六鄉(xiāng)開(kāi)始了生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品是塊規(guī)和測(cè)微計(jì)之類的量具?！熬热珯C(jī)”的傳統(tǒng)就是從那個(gè)時(shí)代開(kāi)始脈脈相傳的。1935年(昭和10年)開(kāi)發(fā)出了日本首臺(tái)加工母機(jī)床的#4型坐標(biāo)鏜床。當(dāng)時(shí)，在日本還沒(méi)有高精度的加工用工作母機(jī)床，這臺(tái)坐標(biāo)鏜床的國(guó)產(chǎn)化對(duì)日本產(chǎn)業(yè)界來(lái)說(shuō)可以說(shuō)是實(shí)現(xiàn)了多年的夙愿。從那以來(lái)，坐標(biāo)鏜床就成為了加工母機(jī)床的代名詞。開(kāi)發(fā)-設(shè)計(jì)、加工-組裝-測(cè)定、還有工廠環(huán)境所有這些高度融合在一起就誕生了首臺(tái)加工母機(jī)床。70年多來(lái)脈脈傳承下來(lái)的嫻熟的技巧，和理想

20、的工廠環(huán)境造就了這種可能。 三井精機(jī)的工作機(jī)床部門在2001年10月，從東京都大田區(qū)遷移到了埼玉縣川島町。在這里，從新建成的工作機(jī)床專用工廠，向世界各地輸送了大量的加工母機(jī)床。從創(chuàng)業(yè)開(kāi)始到現(xiàn)在，三井精機(jī)的歷史里面，發(fā)展的重心一直是精度。對(duì)精度的精益求精也是今后三井精機(jī)的核心所在。| 那么，三井精機(jī)的工廠里有什么樣的故事？我們還是去看看吧！作為生產(chǎn)工作機(jī)床工廠的主要部分的精機(jī)車間，長(zhǎng)140米、寬100米、面積為14,000平方米，內(nèi)部裝有中央空調(diào)。從加工到組裝、檢測(cè)整條工序都是在這里進(jìn)行的。溫度變化及其微小的空調(diào)系統(tǒng)精機(jī)車間的空調(diào)系統(tǒng)采用的是一種被稱為天花板層流方式的獨(dú)特空調(diào)系統(tǒng)。首先從天花板內(nèi)

21、側(cè)將經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的空氣吹送進(jìn)來(lái)，經(jīng)過(guò)由無(wú)數(shù)小孔組成的天花板(多孔板)再向地面吹送，再經(jīng)回風(fēng)管進(jìn)行回收，循環(huán)。這樣的循環(huán)方式具有以下的特征。-整個(gè)房間內(nèi)部任何地方(垂直/水平方向)幾乎沒(méi)有溫度差-組裝大型機(jī)床時(shí)精度穩(wěn)定，得以保障-機(jī)床的布局不受限制-地面附近的風(fēng)速幾乎為零-不受氣壓變化的影響、能夠正確的進(jìn)行激光檢測(cè)堅(jiān)固的廠房基礎(chǔ)對(duì)于工作母機(jī)床制造業(yè)來(lái)說(shuō)絕不能忽視基礎(chǔ)水平的變化、外部振動(dòng)等外界因素。精機(jī)車間的基礎(chǔ)是由嵌入地中巖層的1700鋼管及平均厚度1m左右的水泥層所建造而成的。而且，建筑物的基礎(chǔ)和機(jī)床設(shè)置的基礎(chǔ)是完全分隔開(kāi)的，這樣起重機(jī)的振動(dòng)就不會(huì)對(duì)機(jī)床造成影響。零部件 組裝單元到成品的工藝流程成

22、品組裝室與出廠室相鄰。機(jī)床出廠時(shí)組裝區(qū)域和外界空氣不直接相接觸，室溫不會(huì)產(chǎn)生變化。而且，在出廠室內(nèi)機(jī)床溫度會(huì)漸漸地適應(yīng)外部溫度，特別是在炎熱的夏季，會(huì)防止由于室內(nèi)和外界的溫度差所產(chǎn)生的結(jié)露現(xiàn)象。零部件 組裝單元的加工 組裝都是在同一個(gè)工廠內(nèi)部進(jìn)行工藝流程的。當(dāng)然移動(dòng)距離的縮短，在溫控條件下的流程，對(duì)零部件 組裝單元來(lái)說(shuō)，對(duì)溫度適應(yīng)的時(shí)間得以節(jié)約，效率得以提高。成品組裝 精機(jī)車間的中心就是成品組裝，它是由4部分組成。立式 臥式 5軸加工中心、坐標(biāo)磨床、坐標(biāo)鏜床、螺紋磨床、專用機(jī)等就是在這里組裝而成的。從磨削到組裝、調(diào)試、出廠檢查、客戶的予驗(yàn)收檢測(cè)、出廠整備也都是在這里進(jìn)行的。單元組裝主要包括主軸

23、、主軸頭部、工作臺(tái)面等單元的組裝。特別是主軸的組裝受到嚴(yán)格的管理。這里還設(shè)有主軸頭部組裝完成后，進(jìn)行適應(yīng)性測(cè)試的房間。小型機(jī)械加工在這里進(jìn)行機(jī)床的心臟部分主軸、工作臺(tái)面、滾珠絲桿等單元的最終精加工。坐標(biāo)鏜床加工，螺紋磨削等加工設(shè)備可以進(jìn)行精度等級(jí)為1/1000mm級(jí)的加工。大型機(jī)械加工在這里進(jìn)行床身、柱體、工作臺(tái)面等大型鑄造部件加工。裝備有HS8A臥式加工中心4APC(轉(zhuǎn)臺(tái))等規(guī)格的大型機(jī)械。當(dāng)然，同樣是在溫控管理下進(jìn)行高精度加工。精密檢測(cè)室如果想要制造出精度為1m的機(jī)床，就必須擁有1m以下能夠正確檢測(cè)的儀器和技術(shù)。檢測(cè)室是精機(jī)車間各房間中溫控管理最嚴(yán)格的房間，保持在常溫20C0.1C的范圍內(nèi)

24、。擁有自行研制的激光測(cè)定儀、3次元測(cè)定儀、真圓度測(cè)定儀、表面粗糙度測(cè)定儀、萬(wàn)能顯微鏡等儀器。開(kāi)發(fā) 設(shè)計(jì)機(jī)床開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)的基本出發(fā)理念首先就是高精度。床身和柱體等要具備充分的剛性，不會(huì)產(chǎn)生受負(fù)荷引起的撓曲等特殊結(jié)構(gòu)。在這里可以根據(jù)FEM(有限要素法)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。和瑞士DIXI公司一樣，三井也有值得自豪的技術(shù)，那就是“刮研削”所謂“刮研削”，就是使用鏟，刮等工具將鋳物的表面進(jìn)行刮研削加工的作業(yè)。進(jìn)行刮研削加工的場(chǎng)所是摩擦面（臺(tái)面及柱體間等移動(dòng)部位)、物與物間接觸面、臺(tái)面、平臺(tái)之類等等。通過(guò)刮研削，一次的磨去量約為1 3m程度，只要掌握刮研削量就能正確制作出自由形狀。熟練者的刮研削加工，可以得到機(jī)械

25、加工難以實(shí)現(xiàn)的平面度、直角度、真直度。例如加工機(jī)床的加工平面度為10m，那么它加工出的產(chǎn)品就不會(huì)超過(guò)10m的精度。就是不會(huì)有比父母還要好的孩子。那么要想有比父母還要好的孩子應(yīng)該怎么辦呢?（要想加工出5m平面度應(yīng)該怎么辦呢?）這就是靠矯正（教育）使之成為好孩子的問(wèn)題了。就是說(shuō)，通過(guò)刮研削這種由人類進(jìn)行的矯正手段來(lái)制造出比父母精度更高的孩子的道理。三井精機(jī)的制作就是遵循了這樣的理念。刮研削的過(guò)程通過(guò)刮研削來(lái)加工出正確的工作面的時(shí)候，首先要有一個(gè)基準(zhǔn)。那就是，下面闡述的通過(guò)三面磨合來(lái)制作的平面板，稱為磨合治具。刮研削后的表面上會(huì)有微小的起伏、有高的部分也有低的部分。在加工后的面上涂上紅色，再和磨合治

26、具相磨合。這樣，高的部分的紅色就會(huì)被刮去。對(duì)去掉紅色的部位再度進(jìn)行刮研削、通過(guò)這樣反復(fù)進(jìn)行來(lái)制作出超精度平面。怎樣制作出平面? 所謂三面磨合平面的制作而言，刮研削是基本。那么，我們來(lái)說(shuō)明一下通過(guò)刮研削來(lái)制作出平面的三面磨合的方法。既然稱為三面磨合，當(dāng)然是要制作出3個(gè)面。那么，為什么是3個(gè)面呢？例如圖1的那樣通過(guò)刮研削制作出3個(gè)平面。然后象圖2的那樣將3張治具板按不同的組合磨合在一起。這里我們使用先前闡述的磨合的方法。1和2、2和3的面可以很好的密合在一起。但是，象這個(gè)例子的情況下只是偶然2個(gè)組合能夠很好的配合在一起，僅僅依靠2個(gè)面的配合來(lái)進(jìn)行確認(rèn)也不可以斷言是平面。那是因?yàn)?和3不能很好的密合

27、的緣故。象圖3的那樣3個(gè)平面，不管是圖4的哪種組合都能保證面與面的密合。就是說(shuō)，3個(gè)面如何組合都能密合的條件證明了他們只能是平面。三面密合，就是通過(guò)3張治具板各自磨合制作出平面的作業(yè)。三井精機(jī)對(duì)機(jī)床的各個(gè)部位進(jìn)行刮研削加工。除了是為了高精度加工之外，根據(jù)部位不同加工的目的也不盡相同。物與物相接觸的部位床身和柱體之間、主軸頭部和主軸之間、滾珠絲桿裝接物和裝接面之間等等、要對(duì)物與物相接觸的重要部位進(jìn)行刮研削加工。簡(jiǎn)單說(shuō)，就是“消除緊張力”（內(nèi)應(yīng)力）。例如，象圖1的那樣不平的物體之間，依靠螺絲等雖可以強(qiáng)制性的將面與面結(jié)合在一起。但是，物體總是要有恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)的趨勢(shì)的力在發(fā)生作用，這就是緊張力。長(zhǎng)時(shí)間

28、的緊張力就會(huì)造成精度惡化。圖1圖2象圖2的那樣，對(duì)配合面進(jìn)行刮研削加工使之成為平面，面與面接觸時(shí)就會(huì)無(wú)緊張力長(zhǎng)期安定地配合在一起。而且，在裝接面上施加一定的傾向，也是刮研削的重要目的。這里以立式加工中心的柱體裝接為例來(lái)說(shuō)明。圖3中把柱體的裝接面加工成水平面時(shí)。這樣柱體裝接后，柱體的前端會(huì)受重力的影響而前傾。如果象圖4的那樣預(yù)先在裝接面上按照前傾量刮研削加工成斜面。這樣裝接后就會(huì)成為平面，不會(huì)發(fā)生傾斜。摩擦部位臺(tái)面、柱體、主軸頭部等等移動(dòng)摩擦面的精度(包括真直度和直角度等)是機(jī)床精度的重要要素。摩擦面之所以重要，是因?yàn)槲矬w會(huì)在摩擦面上移動(dòng)。不僅要求能夠直線移動(dòng)，還要注意移動(dòng)過(guò)程中的重心變化。象圖

29、5那樣依靠機(jī)械加工將摩擦面加工成一直線。臺(tái)面在這上面進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，行程兩端部位會(huì)下垂。中央部的精度雖好，但兩端部的精度就會(huì)下降。象圖6那樣通過(guò)刮研削加工在摩擦面上施加一定的傾向。例如，在中央部位制造一個(gè)低的曲線（根據(jù)機(jī)床的大小和規(guī)格不同，僅有數(shù)m）。通過(guò)這樣，在這上面工作臺(tái)面進(jìn)行移動(dòng)時(shí)兩端部就不會(huì)發(fā)生下垂現(xiàn)象。這里在垂直面進(jìn)行的說(shuō)明，當(dāng)然在水平面上也同樣適用。另外、刮研削加工后的表面在摩擦?xí)r，摩擦面上微小的起伏會(huì)存油形成油封，對(duì)摩擦面的潤(rùn)滑會(huì)有很好的幫助。導(dǎo)軌的裝接方法的不同之處這里以滑動(dòng)式導(dǎo)軌為例，來(lái)對(duì)一般方式和三井精機(jī)方式的不同之處進(jìn)行說(shuō)明。如圖7所示對(duì)鑄件的表面進(jìn)行硬化處理，確保硬度后對(duì)摩

30、擦面進(jìn)行磨削加工。這樣的話，精度是很一般的，而且表面硬度也不高，耐久性差。如果摩擦面發(fā)生破損是很難進(jìn)行修復(fù)的。如圖8所示為三井精機(jī)的加工方式。通過(guò)對(duì)鑄件的導(dǎo)軌裝接面進(jìn)行刮研削，加工出真直度。然后將經(jīng)過(guò)表面硬化處理并經(jīng)研磨后的鋼制導(dǎo)軌從鑄件面的內(nèi)側(cè)用螺絲加以固定。這樣處理后，不僅初期精度可以長(zhǎng)期穩(wěn)定的得到保持，而且，導(dǎo)軌的硬度也能得到充分保護(hù)而保持了較高的耐久性。萬(wàn)一，發(fā)生導(dǎo)軌破損時(shí)，更換也很容易。刮研削過(guò)程反復(fù)進(jìn)行加工 - 測(cè)定, 追求精度以上面摩擦面的加工為例，來(lái)說(shuō)明磨削的工藝過(guò)程。圖 用真直度檢測(cè)儀確認(rèn)加工面的狀態(tài)。圖 根據(jù)”1”所確認(rèn)的測(cè)定值，對(duì)高出的部位進(jìn)行加工。圖 用真直度檢測(cè)儀再次測(cè)定加工面，確認(rèn)是否如愿加工出前述曲線。圖 直到加工出目的曲線為止，反復(fù)進(jìn)行刮研削測(cè)定。象這樣，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行加工-測(cè)定來(lái)提高刮研削加工的精度，是既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力的工程。但是，正因?yàn)槿绱?/p>