五轴机床全称是五轴联动机床是指至少有三个直线坐标和两个旋转坐标的机床。为了加工复杂工件的需要有时候也会把五轴进一步扩展到七轴、十一轴、十三轴等其基本原理是差不多的有时候也都统一归到五轴机床之列。
所谓直线坐标就是指上下、左右、前后这样三个维度的坐标传统的机床是可以做到的例如有些铣床在进行加工的时候工件前后移动铣刀上下移动这样就可以出来两个坐标轴了。
旋转坐标要稍微复杂一点它的意思是说工件或者刀具在加工的过程中围绕着某一根轴进行转动从而可以在工件上加工出特定的曲面。
其实人手就是最典型的五轴加工系统它可以前后、左右、上下移动同时还可以围绕着各个关节进行一定程度的转动因此人手可以完成各种复杂的操作。手工艺人在木头上雕花的操作就是一个多轴加工过程这样的过程使用传统的机床是不可能实现的。
随着计算机技术的发展发达国家开发出了五轴机床能够用计算机来控制各个轴的相互关系从而完成类似于人手一般灵巧的操作。
在上世纪的80年代五轴机床属于西方发达国家向东方国家限制出口的高技术产品。军史上著名的东芝事件就是由于日本东芝公司私下里向苏联出口了几台五轴机床苏联用它来加工潜艇推进螺旋桨使潜艇噪音大幅度减小。这件事东窗事发之后东芝公司遭到了来自于美国方面的严厉制裁。
除了军事领域之外在民用领域里是否拥有五轴加工能力也是衡量工业水平的重要指标之一。复杂的模具、发动机缸体、船用曲轴等等都需要使用五轴机床进行加工。中国直到21世纪初才开始逐渐形成自己的五轴机床设计与生产能力到2010年前后大量中国产的五轴设备已经能够实现进口替代同时还能出口到了西方发达国家。
在上世纪80年代初的这个时点上胡杨通过数学模拟的方式能够在普通机床上模仿出五轴加工的效果这是多么值得称道的一件事情啊。
林振华忍不住就想大喊一声：这是一种什么样的精神？这就是最伟大的山寨精神！
出于这样的认识林振华欣然答应了胡杨的实验要求并且立即将其付诸实施。
胡杨实验的第一步是需要对原有的机床进行改造由两轴改造到四轴几个轴之间的联动需要通过计算机芯片来进行控制。胡杨设计的这个工件体积较大用普通的万能铣床无法加工必须使用龙门铣床。
厂里自然不能允许林振华等人把龙门铣床大卸八块来进行数控化改造胡杨的设计中也没有试图这样去做。他所采取的办法是不改变机床的原始结构而只在原结构上加装夹具控制芯片所操纵的对象是夹具拆掉夹具之后机床还是原来的样子这样就与厂里的规定不发生冲突了。
卫景文对于这一项科研攻关也非常感兴趣他虽然是搞电子的但也非常了解五轴机床对于工业体系的意义。时下正值高考前的最后一学期卫景文在学校的工作是极其繁忙但他只要能够抽出时间就骑上自行车飞也似地奔到汉华厂来与林振华、胡杨共同讨论甚至挽起袖子一手油泥地跟着林振华等人一起在机床上摸索。
这三个人算是一组非常完美的组合了林振华拥有先进的理念胡杨在机械方面的功底极其扎实卫景文则是一个卓越的电子工程师。三个臭皮匠凑在一块琢磨了个把月的时间一具新时代的木牛流马终于初见雏型了。
彭钢等几名高级技工也被邀请参加了这个攻关小组他们从自己的实践经验出发对模拟五轴系统的设计提出了许多有价值的意见。到了最后要将设计图纸转化为实物的阶段几名老工人的作用就更加显著了许多非常精密的控制部件也只有凭着他们的技术才能加工出来。
设备改造完毕了林振华带着几名老工人把夹具等附件装上龙门铣床卫景文亲自进行电路的连接和调试。赵勇群从翻砂车间扛来了工件的毛坯这是由胡杨亲自制作木模再由翻砂车间的翻砂工铸造出来的。
“好了可以开始了。”胡杨宣布道。
三名老工人走上前去对着工艺图纸把毛坯件装上了夹具然后由彭钢主持操作车工周厚成和钳工孙长远在一旁辅助。
电机呜呜地响了起来工件在夹具的推送下缓缓前进铣刀飞速地旋转着从毛坯件的表面削下一片片细小的切屑切削液从喷头里流出来淋在切削面上把切屑带入废液箱。
奇妙的景象出现了夹具在z80芯片发出的指令引导下开始做着各种不可思议的运动。铣刀明明就要切削到某个位置谁知工件却自动地发生了旋转把另外一个位置送到了铣刀的刀口上一个美丽的弧型加工面缓缓地展现在众人的眼前。
“太神了！”周厚成和孙长远拍掌叫绝彭钢的脸上满是紧张和严肃但一种异样的喜悦神采分明也在他的眼波中流动起来。
“好换下一个位置！”胡杨喊道。
他的话音还没落下孙长远已经走上前去熟练地拧松夹具上的六角螺丝把工件调整了一个位置。几个工人拿着量规、卡尺等工具一阵忙碌确保工件的位置没有一丝偏差然后才退后一步让彭钢再次开始铣削作业。
加工工作整整干了六个小时所有的人都因为兴奋而没有一丝倦意。杨欣和秦瑛担当起了后勤工作给大家送来美味的饭菜。技术人员和工人们一边吃饭一边眉飞色舞地谈论着这次具有划时代意义的加工实验。
“怎么样成功了吗？”朱铁军不知什么时候出现在众人的身后乐呵呵地向众人问候道。
林振华等人的这次攻关事先当然是要向厂里汇报的由于这项实验对于厂里没有任何可以看得见的收益所以厂里表示所有的实验支出包括工人的加班费等厂里一概不能报销。对此林振华毫不在乎他把这项实验列入了劳动服务公司的研发计划所有经费都从劳动服务公司列支了。
尽管不能出钱但朱铁军对于实验还是给予了精神上的支持。他不懂什么叫作五轴联动但觉得能够让林振华和胡杨都如此痴迷的事情想必是有些意义的。看到众人围着一个加工完毕的工件欢欣鼓舞的样子他忍不住走上前来分享一下大家的喜悦。
“朱厂长你看看这是我们刚加工出来的工件。”彭钢兴奋地向朱铁军报告道。
“这是干什么用的？”朱铁军也不认识这个东西它长得实在是太怪了。
林振华笑道：“这就是一个玩具只是为了实验我们的模拟五轴系统是不是有效。现在看来我们的实验取得了完全的成功。”
“这个东西加工得很精巧啊。”朱铁军抚摸着工件上的表面感受着那奇妙的流线型状“你们说的五轴联动就是能够加工出这样复杂的表面？”
“如果有足够的时间我们可以拿这台机床加工出一个维纳斯雕像来。”林振华笑道。
“没错朱厂长。你不知道如果放在过去要加工一个这样的表面我们只能是手工来做现在好了有了小林的这台机器我们就轻松多了。”周厚成也同样满脸兴奋作为一名工人他太知道这种复杂曲面加工的难度了他从来没有想过这样的曲面能够产生在自己的手上。
“嗯是挺不错的。”朱铁军也理解了一些不过他还是要问一句：“这样的技术对于我们的生产有没有什么帮助呢？小林你们是打算生产什么复杂的零件吗？”
林振华尴尬地摇摇头说道：“目前应当是没什么帮助。这个只能算是技术储备吧说不定哪一天万一……”
胡杨郁闷地说道：“这个技术是目前国际上最先进的加工技术之一不过目前咱们厂还真是用不上。不过但愿它有用上的那天吧。”
朱铁军点点头说道：“也好有备无患嘛。要不这个工件就放到你们劳动服务公司的办公室里作为你们的荣誉吧。”
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