第90章 五軸
五軸機(jī)床,全稱(chēng)是五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床,是指至少有三個(gè)直線坐標(biāo)和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的機(jī)床。為了加工復(fù)雜工件的需要,有時(shí)候也會(huì)把五軸進(jìn)一步擴(kuò)展到七軸、十一軸、十三軸等,其基本原理是差不多的,有時(shí)候也都統(tǒng)一歸到五軸機(jī)床之列。
所謂直線坐標(biāo),就是指上下、左右、前后這樣三個(gè)維度的坐標(biāo),傳統(tǒng)的機(jī)床是可以做到的,例如,有些銑床在進(jìn)行加工的時(shí)候,工件前后移動(dòng),銑刀上下移動(dòng),這樣就可以出來(lái)兩個(gè)坐標(biāo)軸了。
旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)要稍微復(fù)雜一點(diǎn),它的意思是說(shuō)工件或者刀具在加工的過(guò)程中,圍繞著某一根軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng),從而可以在工件上加工出特定的曲面。
其實(shí),人手就是最典型的五軸加工系統(tǒng),它可以前后、左右、上下移動(dòng),同時(shí)還可以圍繞著各個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行一定程度的轉(zhuǎn)動(dòng),因此,人手可以完成各種復(fù)雜的操作。手工藝人在木頭上雕花的操作,就是一個(gè)多軸加工過(guò)程,這樣的過(guò)程,使用傳統(tǒng)的機(jī)床是不可能實(shí)現(xiàn)的。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)發(fā)出了五軸機(jī)床,能夠用計(jì)算機(jī)來(lái)控制各個(gè)軸的相互關(guān)系,從而完成類(lèi)似于人手一般靈巧的操作。
在上世紀(jì)的80年代,五軸機(jī)床屬于西方發(fā)達(dá)國(guó)家向東方國(guó)家限制出口的高技術(shù)產(chǎn)品。軍史上著名的東芝事件,就是由于日本東芝公司私下里向蘇聯(lián)出口了幾臺(tái)五軸機(jī)床,蘇聯(lián)用它來(lái)加工潛艇推進(jìn)螺旋槳,使?jié)撏г胍舸蠓葴p小。這件事東窗事發(fā)之后,東芝公司遭到了來(lái)自于美國(guó)方面的嚴(yán)厲制裁。
除了軍事領(lǐng)域之外,在民用領(lǐng)域里,是否擁有五軸加工能力也是衡量工業(yè)水平的重要指標(biāo)之一。復(fù)雜的模具、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、船用曲軸等等,都需要使用五軸機(jī)床進(jìn)行加工。中國(guó)直到21世紀(jì)初,才開(kāi)始逐漸形成自己的五軸機(jī)床設(shè)計(jì)與生產(chǎn)能力,到2010年前后,大量中國(guó)產(chǎn)的五軸設(shè)備已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)口替代,同時(shí)還能出口到了西方發(fā)達(dá)國(guó)家。
在上世紀(jì)80年代初的這個(gè)時(shí)點(diǎn)上,胡楊通過(guò)數(shù)學(xué)模擬的方式,能夠在普通機(jī)床上模仿出五軸加工的效果,這是多么值得稱(chēng)道的一件事情啊。
林振華忍不住就想大喊一聲:這是一種什么樣的精神?這就是最偉大的山寨精神!
出于這樣的認(rèn)識(shí),林振華欣然答應(yīng)了胡楊的實(shí)驗(yàn)要求,并且立即將其付諸實(shí)施。
胡楊實(shí)驗(yàn)的第一步,是需要對(duì)原有的機(jī)床進(jìn)行改造,由兩軸改造到四軸,幾個(gè)軸之間的聯(lián)動(dòng),需要通過(guò)計(jì)算機(jī)芯片來(lái)進(jìn)行控制。胡楊設(shè)計(jì)的這個(gè)工件體積較大,用普通的萬(wàn)能銑床無(wú)法加工,必須使用龍門(mén)銑床。
廠里自然不能允許林振華等人把龍門(mén)銑床大卸八塊來(lái)進(jìn)行數(shù)控化改造,胡楊的設(shè)計(jì)中,也沒(méi)有試圖這樣去做。他所采取的辦法,是不改變機(jī)床的原始結(jié)構(gòu),而只在原結(jié)構(gòu)上加裝夾具,控制芯片所操縱的對(duì)象是夾具,拆掉夾具之后,機(jī)床還是原來(lái)的樣子,這樣就與廠里的規(guī)定不發(fā)生沖突了。
衛(wèi)景文對(duì)于這一項(xiàng)科研攻關(guān)也非常感興趣,他雖然是搞電子的,但也非常了解五軸機(jī)床對(duì)于工業(yè)體系的意義。時(shí)下正值高考前的最后一學(xué)期,衛(wèi)景文在學(xué)校的工作是極其繁忙,但他只要能夠抽出時(shí)間,就騎上自行車(chē)飛也似地奔到漢華廠來(lái),與林振華、胡楊共同討論,甚至挽起袖子,一手油泥地跟著林振華等人一起在機(jī)床上摸索。
這三個(gè)人,算是一組非常完美的組合了,林振華擁有先進(jìn)的理念,胡楊在機(jī)械方面的功底極其扎實(shí),衛(wèi)景文則是一個(gè)卓越的電子工程師。三個(gè)臭皮匠湊在一塊,琢磨了個(gè)把月的時(shí)間,一具新時(shí)代的木牛流馬終于初見(jiàn)雛型了。
彭鋼等幾名高級(jí)技工也被邀請(qǐng)參加了這個(gè)攻關(guān)小組,他們從自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā),對(duì)模擬五軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了許多有價(jià)值的意見(jiàn)。到了最后要將設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)化為實(shí)物的階段,幾名老工人的作用就更加顯著了,許多非常精密的控制部件,也只有憑著他們的技術(shù),才能加工出來(lái)。
設(shè)備改造完畢了,林振華帶著幾名老工人把夾具等附件裝上龍門(mén)銑床,衛(wèi)景文親自進(jìn)行電路的連接和調(diào)試。趙勇群從翻砂車(chē)間扛來(lái)了工件的毛坯,這是由胡楊親自制作木模,再由翻砂車(chē)間的翻砂工鑄造出來(lái)的。
“好了,可以開(kāi)始了。”胡楊宣布道。
三名老工人走上前去,對(duì)著工藝圖紙,把毛坯件裝上了夾具,然后,由彭鋼主持操作,車(chē)工周厚成和鉗工孫長(zhǎng)遠(yuǎn)在一旁輔助。
電機(jī)嗚嗚地響了起來(lái),工件在夾具的推送下,緩緩前進(jìn),銑刀飛速地旋轉(zhuǎn)著,從毛坯件的表面削下一片片細(xì)小的切屑,切削液從噴頭里流出來(lái),淋在切削面上,把切屑帶入廢液箱。
奇妙的景象出現(xiàn)了,夾具在Z80芯片發(fā)出的指令引導(dǎo)下,開(kāi)始做著各種不可思議的運(yùn)動(dòng)。銑刀明明就要切削到某個(gè)位置,誰(shuí)知,工件卻自動(dòng)地發(fā)生了旋轉(zhuǎn),把另外一個(gè)位置送到了銑刀的刀口上,一個(gè)美麗的弧型加工面緩緩地展現(xiàn)在眾人的眼前。
“太神了!”周厚成和孫長(zhǎng)遠(yuǎn)拍掌叫絕,彭鋼的臉上滿是緊張和嚴(yán)肅,但一種異樣的喜悅神采,分明也在他的眼波中流動(dòng)起來(lái)。
“好,換下一個(gè)位置!”胡楊喊道。
他的話音還沒(méi)落下,孫長(zhǎng)遠(yuǎn)已經(jīng)走上前去,熟練地?cái)Q松夾具上的六角螺絲,把工件調(diào)整了一個(gè)位置。幾個(gè)工人拿著量規(guī)、卡尺等工具一陣忙碌,確保工件的位置沒(méi)有一絲偏差,然后才退后一步,讓彭鋼再次開(kāi)始銑削作業(yè)。
加工工作整整干了六個(gè)小時(shí),所有的人都因?yàn)榕d奮而沒(méi)有一絲倦意。楊欣和秦瑛擔(dān)當(dāng)起了后勤工作,給大家送來(lái)美味的飯菜。技術(shù)人員和工人們一邊吃飯,一邊眉飛色舞地談?wù)撝@次具有劃時(shí)代意義的加工實(shí)驗(yàn)。
“怎么樣,成功了嗎?”朱鐵軍不知什么時(shí)候出現(xiàn)在眾人的身后,樂(lè)呵呵地向眾人問(wèn)候道。
林振華等人的這次攻關(guān),事先當(dāng)然是要向廠里匯報(bào)的,由于這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)對(duì)于廠里沒(méi)有任何可以看得見(jiàn)的收益,所以廠里表示,所有的實(shí)驗(yàn)支出,包括工人的加班費(fèi)等,廠里一概不能報(bào)銷(xiāo)。對(duì)此,林振華毫不在乎,他把這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)列入了勞動(dòng)服務(wù)公司的研發(fā)計(jì)劃,所有經(jīng)費(fèi)都從勞動(dòng)服務(wù)公司列支了。
盡管不能出錢(qián),但朱鐵軍對(duì)于實(shí)驗(yàn)還是給予了精神上的支持。他不懂什么叫作五軸聯(lián)動(dòng),但覺(jué)得能夠讓林振華和胡楊都如此癡迷的事情,想必是有些意義的。看到眾人圍著一個(gè)加工完畢的工件歡欣鼓舞的樣子,他忍不住走上前來(lái)分享一下大家的喜悅。
“朱廠長(zhǎng),你看看,這是我們剛加工出來(lái)的工件。”彭鋼興奮地向朱鐵軍報(bào)告道。
“這是干什么用的?”朱鐵軍也不認(rèn)識(shí)這個(gè)東西,它長(zhǎng)得實(shí)在是太怪了。
林振華笑道:“這就是一個(gè)玩具,只是為了實(shí)驗(yàn)我們的模擬五軸系統(tǒng)是不是有效。現(xiàn)在看來(lái),我們的實(shí)驗(yàn)取得了完全的成功。”
“這個(gè)東西,加工得很精巧啊。”朱鐵軍撫摸著工件上的表面,感受著那奇妙的流線型狀,“你們說(shuō)的五軸聯(lián)動(dòng),就是能夠加工出這樣復(fù)雜的表面?”
“如果有足夠的時(shí)間,我們可以拿這臺(tái)機(jī)床加工出一個(gè)維納斯雕像來(lái)。”林振華笑道。
“沒(méi)錯(cuò),朱廠長(zhǎng)。你不知道,如果放在過(guò)去,要加工一個(gè)這樣的表面,我們只能是手工來(lái)做,現(xiàn)在好了,有了小林的這臺(tái)機(jī)器,我們就輕松多了。”周厚成也同樣滿臉興奮,作為一名工人,他太知道這種復(fù)雜曲面加工的難度了,他從來(lái)沒(méi)有想過(guò)這樣的曲面能夠產(chǎn)生在自己的手上。
“嗯,是挺不錯(cuò)的。”朱鐵軍也理解了一些,不過(guò),他還是要問(wèn)一句:“這樣的技術(shù),對(duì)于我們的生產(chǎn),有沒(méi)有什么幫助呢?小林,你們是打算生產(chǎn)什么復(fù)雜的零件嗎?”
林振華尷尬地?fù)u搖頭,說(shuō)道:“目前,應(yīng)當(dāng)是沒(méi)什么幫助。這個(gè)只能算是技術(shù)儲(chǔ)備吧,說(shuō)不定哪一天,萬(wàn)一……”
胡楊郁悶地說(shuō)道:“這個(gè)技術(shù),是目前國(guó)際上最先進(jìn)的加工技術(shù)之一,不過(guò),目前咱們廠還真是用不上。不過(guò),但愿它有用上的那天吧。”
朱鐵軍點(diǎn)點(diǎn)頭,說(shuō)道:“也好,有備無(wú)患嘛。要不,這個(gè)工件,就放到你們勞動(dòng)服務(wù)公司的辦公室里,作為你們的榮譽(yù)吧。”