论工业母机(2) (1/6)

论工业母机(2)－－－－－－－－－－－－－－－－－－－五、更好的理论及方法在车床加工精度进步中的决定性

太祖有一句名言“没有文化的军队,是愚昧的军队”，那么理论和方法在车床性能进步中起到了什么作用呢？很多人会说，机床的零部件精度越高，机床的加工精度越高。好吧，不得不承认，这话是有道理的。可是，这话也是仅有点道理而已。如果我当年这么回答老师，肯定要不及格了，用当年同学的话来说就是“被老师用竹竿捅下来”。对于我们学机床的而言，这种回答是一个想当然的回答。

我们在前面已经大致说了车床各个部分和它们对机床的加工精度的影响，但是请注意，各个部分对加工精度的贡献是不一样的，因此要提高加工精度，必须能够正确的分析出各部分对加工精度的影响。然后对应的去提高精度或改变结构或原理，这样才能达到效果。比如，导轨的精度一般情况下就不要打什么主意了，即使能提高精度，对大部分车床加工精度的提高也是忽略不计的。

那么，如何去进行相关的计算呢？从一开始的完全靠摸索，到各种各样的简化模型，再到现在的精密模型，机床的设计一直在围绕着这些理论和模型转。这些理论和模型中间用上理论力学、材料力学、弹性力学、塑性力学、流体力学等等当时最前沿的知识，历史上有无数让后人仰慕的牛人为它奋斗了终身。但在以前，计算方法都是简化计算或经验公式，因此对机床的精度的全面细致分析一直没有，人们虽然能造出高精密的机床，但靠的是理论的大致指导和各个方面的不停摸索出的经验，因此对于整个工业来说，高精密的机床的生产还是手工作坊式，谁也不能完全保证这是个可复制的生产过程。

直到70年代，有限元法的横空出世，模型才能精确分析，开始比较有说服力了。正如**到处是jq，可光补风捉影的猜测是不行的，那只会让人民群众真正关心的jq溜掉，因此要有证据，要从心里学、社会学出发，构建出双方详细的心里变化和活动，才能真正的发现jq。顺便提一下，有哪位好人能给我几张猪头卡，我要用它们来对在**军版公然发展jq的童鞋表示广大群众的热切关心。

当然了，提出理论模型无论对错都是要付代价的，大家都是吃这碗饭的，谁会自认自己不行呢？因此吵吵嚷嚷是常态，动用学霸作风打击对方也是很常见的，各国都如此。我的某位工科老师留学前苏联，前苏联的博士（副？）答辩委员会成员是国家指定成员来自的单位，该单位将人选上报国家后基本要这人退休后才能换人。毕业答辩时他的一位同学选了一个高难度的课题，在学术界一直是有争论的，放国内那就是应该好好表扬的事，可答辩委员会成员听完论文后，他们之间却分成几派吵了起来，那个倒霉的同学在上面不知所措的站着，纯洁的像个小白兔一样，最后只能第二年再答辩了。当然了，一旦模型和理论被证明正确，那就抖起来了，那就是新一代的学霸。

顺便说一下，对于我等学机械的来说，有限元法就是圣殿呀，干机械设计的不会有限元分析，出门都不好意思和人打招呼。当然了，由于机械发展的实在是太久了，中间出了很多的经验公式和实验数据，一般的设计，不用有限元法照样可以完成。记得本fc在课程设计时，计算校核就是经验公式、查表、查各种性能曲线。到军工厂后惊讶的发现，搞机械设计的竟然没人懂有限元，但同时绝望的发现，他们的设计也没任何问题。他们的经验丰富到什么程度呢？设计室的主任能够简单用笔算一下就能知道你这个设计（雷达）的重心在哪，而且误差还很小（为什么要说重心，因为雷达是旋转的，要配平，这很重要）。当然了，不管再牛b的经验，理论和方法上一旦能精确分析，终究会变成新时代的屠龙刀法。

a、对于机床的动力来源，我在前面的介绍中已指出，直道20世纪初，很多机床仍然不是用电机来获得动力的，而是动力车间通过锅炉产生动力，传递到车间的大梁上，再通过皮带传递到机床上。那么，机床的转速和速度的不均匀性就可想而知了，更何况，一个车间的机床的皮带都是连在一根大梁上。在历史上，人们为降低来自动力对加工精度的影响可是动足了脑筋，在理论的支持下各种方法都用过，如工作过程中机床都开着，而不是一会有一台启动，一会有一台关机，这样可以保持动力的总输出是稳定的，从而提高加工精度。

动力换成电机后，自然机床的加工精度就立马提高了。现在么，有的机床开始不用普通电机而用各种先进的伺服电机了。

b、车床床身的震动和弹性变形对加工精度的影响，解决的方法就不是加工精度更高，而是修改设计。如中间增加横梁（比如，平行四边形受力很容易变形，而变成田字形就好了）、修改尺寸形状等（不同的尺寸和外形，对震动的响应是不一样的）。一般设计师们不会采用换材料的方法，因为床身很重的，换材料成本太高了。在这中间，对床身的精度要求没变，但车床的加工精度已经变好了。

有限元在这方面是个利器，但机床的模型正确与否直接决定了最终效果。

c、说实话，齿轮箱的变化到不大（其中的轴承放在下面谈），但是，这也仅仅是