(本章作局部修改,将错误的“大理石”更改为“花岗石”,看过的朋友无需再看,因为作者错误给读者带来的不便,深感歉意)
“花岗石?”
何师傅等几位老师傅一片哗然,这超出了他们的认知。机床的部件越坚固越好,这是常识。机床自古就有,古代使用木质机床,后来发展到青铜机床,近代才演变为铁质、钢质。为了研究出更坚固耐用的机床,各国都在研究专门的合金配方,以制作机床的床身和耐固件。
怎么能用花岗石!
花岗石不过是一种的石头,它是要比一般的石头稍硬一点,可它有钢铁硬吗?一榔头下去,还不砸一个坑,这怎么能作为机床床身使用?
“小郭,你这想法也太异想天开了,花岗石怎么可能作为机床床身使用,太可笑了!”几位老师傅都大摇其头。
“等等,或许……”
董老等人却没有跟着否定,几个人都坐在下面苦苦思索,从记忆里搜寻花岗石的相关物理化学属性。他们都是材料科学专家,花岗石又不是什么很特殊的材料,相关的材料特性很快浮现出来。
“花岗石是熔岩冷却后形成的火成岩,存在期限达亿万年,这就是说,经过亿万年沉积,其内部应力早已得到释放,具有很高的稳定性。它的抗压强度是250到260兆帕,弹性模量是130到150Gpa(1Gpa=1000兆帕),肖式硬度HS65到HS72,是铸铁的2到三倍……”
董老从记忆中找到花岗石的说明,一个字一个字说道。
“花岗石的线膨胀系数是4.61×10的负6次方/每摄氏度,只有一般金属的三分之一到四分之一,热导系数和热膨胀系数很小……”
钟寒枫也缓慢开口。
听到他们似乎有认同郭逸铭的意思,几位老师傅顿时哑口无言,相互之间看看,一时间惊疑不定。这几位可是中科院的专家,连他们好像也开始帮着郭逸铭说话了,难道这花岗石,还真的可以作为机床上关键部件使用?
仿佛是受两位院长影响,高国皓也用沉思般的语气慢慢说道:“花岗石的内阻尼系数比钢大15倍,吸振性能极好,可以有效减缓电机运行造成的震动……”
董老他们越发兴奋起来,争着道:“花岗石摩擦系数小,表面光滑无滞涩,作为机床导轨再合适不过!”
再往深入想,花岗石的各种优异特制更加让他们激动不已。
“花岗石耐酸碱,不会生锈,耐磨性也很好,是常用铸铁件的10倍!”
“它不用油封,也不用涂防锈油脂,一般的酸碱溶液也不对其造成损伤!”
郭逸铭笑了起来,又追加道:“还有一项特性你们没考虑到,花岗石不怕损伤,即使是被划伤或是触碰,也不会产生毛刺,不会出现变形,几乎不影响运动精度,修复起来也非常便捷。最最关键的,它加工容易,成品率高。它不用像金属件,需要经过翻砂、锻造、热处理,只要研磨、抛光,就可以得到超过金属件的加工精度,而且工期大大短于普通金属部件。
更重要的是,它便宜!
加工精度是金属件的两倍,价格却只有金属件的二分之一,马上就可以加工,立即就能使用,还有比这更好的精密机床部件材料了吗?”
几位老师傅仿佛被人施了定身法,张口结舌说不出话来。他们一点也没想到,看起来普普通通的花岗石,竟然有这么多的优良特性,就好像是专门作为机床床身、导轨部件存在一般。
“可花岗石很脆啊!”
一直在旁默默记录的舒雨菲怯生生举起手,第一次显示了她的存在。
“没错!”
董老一拍手:“所以它不能作为普通机床使用,因为它不耐冲击。一般机床,将毛胚加工成半成品,刀具对毛胚进行切削,会产生很大的冲击力,所以它不适用于普通机床!但我们要做的是高精密机床!”
钟寒枫也笑容满面:“精密机床只需要对初加工、甚至是精加工的零部件,进一步精细处理,切削精度达到微米级别,冲击力微乎其微,对花岗石部件几乎就不会造成损伤!这真是天生的精密机床材料!小郭简直是太天才了,我无法想象,他是怎么想到,会用花岗石来制造机床关键部件的,他大脑回沟肯定和我们不一样,这要转过多少个弯啊!”
所有人都看向郭逸铭,对他神来之笔的奇思妙想,深感惊叹。
郭逸铭淡然一笑,他难道能说,花岗石作为精密加工设备的关键部件,是他从金属材料所听来的?而且好象现在国外已经在对花岗石优良特性,研究如何应用于精密制造业了。国内精密制造业技术落后,才会对此大惊小怪。
他这种淡然的态度,反而让别人感到他莫测深高起来。谁都不知道,这个年轻人肚子里到底还有多少货。
“这么说,花岗石真的可以用来制造机床?”何师傅战战兢兢试探着问道。
“当然可以!”
一众科学家们齐声应道,随即放声大笑起来。
花岗石,这真是个绝妙的好主意!
……
在众人智慧的共同作用下,机床床身、导轨、轴承都决定采用花岗石制造,轴承选用的是空气轴承,花岗石光滑的表面特性正适合空气轴承这种特殊轴承,损坏后维修成本也很低。修都懒得修,直接换一个新的就可以了。
具体的改进当然不止这一项,以前车床给进系统使用的交换式齿轮箱,结构复杂、反向间隙大、精度差,被大家一致废弃,决定采用步进电机驱动,与滚珠丝杠配合使用,再通过反向机构的减速比,增大驱动力矩。
以前机床使用的交换齿轮调速、人工手动操作,被伺服电机和自动控制系统所取代。这方面在单晶炉制造中,大家已经取得了经验,开发难度大大降低。
为此,对机床的电气系统也进行了重新设计,把原本分散的各种电路集中,通过控制系统统一控制,减小了保养维修难度,稳定性进一步提高,电气故障率也得到显著改善。
增加了测距、测温等测量探头,提高了机床定位精度……
忙忙碌碌到12月中旬,在继续沿用国内刀具、冷却液、测量仪器的情况下,结合众人智慧共同结晶的自控车床、铣床、磨床、刨床崭新登场。
新的设备由于没有使用昂贵的合金床身、导轨,成本得到大幅控制,尽管加装了许多测量装置、自动控制系统,整体价格竟然和普通车床持平,而其加工精度,却远超普通的车床。
材料所上上下下一干人,兴奋得晚上觉都睡不着,有空就往中美电子技术研究所跑,逼得傅书记、雷所长三令五申,要求同志们不要耽搁研究任务。
自从开始研制开始,来所里参观的人就络绎不绝。材料所的科研人员三天两头跑来看,兄弟单位的研究人员也惊闻出现了这种新的精密机床,协助研制的自动化研究所的技术员更是常驻所里。正好材料所递交的专项技改拨款报告,也通过中科院递交到了上面,中美电子研究所利用现有技术,研制高精密机床的消息一直传到了工业部,连部里都派了代表前来调研。
他们发现,这种新的机床,和大家常见的机床从外观上有着很大差异。它看起来就是一个四四方方的大石台,要不是上面连接着各种机床部件,就好似一个花岗石墩。
试运行那天,中美电子技术研究所内外人山人海,所有得知消息的部门都来了人。部里、中科院、自动化仪器研究所,市委市府后知后觉,也没放过这个机会,由引资办主任杨主任带队来了十多个人。上百号人将尚未竣工的中美电子研究所挤得水泄不通,随行的车辆都停不下了,在外面马路上停了长长一溜。
附近的农民对这里的热闹很是奇怪,既然没有警戒线,几个邻近村庄的老百姓也都跑来看稀奇。小孩子们打打闹闹,人群里三层外三层,热闹得就像是在开庙会。
“开始吧!”
郭逸铭在材料所、自动化研究所数十位领导、研究员,工业部领导、市委市府领导的共同围观下,对何师傅发出了开机指令。
大家都已经预演过无数次,何师傅也是操作机床的老手,沉稳地将一只待加工零件装上卡盘,通过安放在车床一边的控制系统显示器,略有些不习惯地按动不同按键,从屏幕上观察探测器得出的数据,以确定零部件安装到位。
郭逸铭近距离观看,心中仍有些遗憾。
手工定位还是稍嫌粗糙,国产的测量仪器精度也不怎么高,要做到完全无误的精确定位还比较困难。
但这没有关系,这个时代的精加工,精度和后世的精加工不是一个概念,一两个微米的些许错位也不是什么大问题。
确认定位准确,郭师傅先还习惯性找卡尺量具来测量,但随即就醒悟这是自动加工,卡尺在零件前晃了一下,又讪讪地收了回来,引来围观着一阵轻笑。
上级领导不太明白这个动作的含义,但身旁自然有懂行的人陪同解释,他们听了解释,也矜持地笑了起来,只是笑声比技术人员慢了那么一拍,显得有些单薄。
“开动吧!”
何师傅被笑得有些不好意思,回头看了郭逸铭一眼。郭逸铭朝他点点头,鼓励道。他深吸了一口气,按动车床开关,一阵轻微翁鸣,动力系统通电运转。
“机床震动轻微,没有超过允许数值,与事前计算基本相符!”
在相邻十来米的另外一个工作台上,技术人员通过数据显示,对机床的各个部件进行监测。这是一台试验性车床,收集数据很重要。不同部件连接了大量的探测器,通过数据线传递到十几米远的工作台上,收集的数据可以适时监测机床运行状况,和各部件运行变化,这些数据以后的大规模技术改进提供了宝贵参数。
各动力系统经过半分钟运行,速度渐趋稳定,各数据也均在计算范围以内,证明当初的设计思路,正确无误。
郭师傅全神贯注站在一旁,勾身盯着零件,双手却垂放在一旁,刀架在无人推动下,缓慢移动,刀头逐渐接触零件。冷却液如清泉垂落,落在接触面上,一溜火星飞溅而起,丝丝金属屑从刀具走屑免飞快卷曲,长长的丝屑随着震动轻微颤抖,随着切屑结束,飞落到车床侧面。
整个过程行云流水,没有人工参与。
“咦?郭师傅没有动手啊,这车床就自己动起来,你看,刀架倾斜了!旋转了!都没有人操作!太不可思议了!”市委市府围观的人群中,有人惊呼起来。
“这是自动控制系统在起作用,我们预先将整个操作过程都输入了控制芯片,在控制芯片的管理下,刀架前后移动、机械臂位移,都按照预定程序运行,全程不需要人工参与。”材料所的技术人员向领导们解说道。
领导们笑容满面,连连点头,赞许有加。
“美国朋友对我们帮助很大啊!这和那些只图来中国赚钱的外商不同,这是朋友!我们对朋友也应该有所回报,要不然,人家怎么肯和你打交道?就算交了朋友人家也会跑的!我看市委方面要再研究一下,看在什么方面,给人家一定的优惠!”特意前来参观的市委徐副书记低声向身边的陪同者做出指示。
“您说的是!西部计算机公司对我们非常友好,市委市府也在研究,会尽快拿出一个方案来。”陪同人员点头哈腰,马上记录下来。
“真先进哪!还是美国的技术好!”几个政府工作人员窃窃私语。
“这是我们自行研究的成果!所有的设备、改造,全都采用的是国产设备,由我们亲自动手!”自动化设备研究所的技术人员就站在不远,把他们交谈的内容听得清清楚楚,不由气得面红耳赤,忍不住大声驳斥。
郭逸铭和身边的董老他们相对一顾。
只有他们知道,自动化设备研究所的技术人员在这次研制中发挥了多大的作用。控制系统是他们做的、程序是他们开发的,数控模型是他们建立的,眼前这些动作看似简单,但每一个动作,其中却凝聚了他们多少心血和汗水,怎么能够容忍别人的侮辱!
这个时代的计算机辅助作用还很小,三维模型库构建困难,为了转换为具体的动作程序,这些技术人员没日没夜,吃住都在中美电子研究所,就守在工作台边,一个动作一个动作地计算、修改程序,直到控制程序顺利通过验证,他们才终于睡了一个好觉,这其中的艰辛,实在不足为外人道。
刀头缓缓收回复位,在步进电机的驱动下,刀架慢慢后退。
卡盘转速下降,并最终停顿。
何师傅迅速从身边摸出游标卡尺,在零件上一点一点地测量。他还是相信这老伙计,相信他自己亲手测量的结果。
所有人都凝声闭气,等待他报出测量结果。何师傅也测量了一遍又一遍,神情中既有欢喜,又有些伤感。许久,他抬起头,眼眶中略有些波光闪动,猛然一嗓子吼出来:
“完全合格!”
片刻的寂静,突然之间,车间内外,欢声雷动。
郭逸铭和董老手搭着肩,又是喊又是跳。刹那间,他忘掉了这只不过是种非常简陋的自动化数控车床,连后世精密制造系统的零头都赶不上。此刻在他心中,无尽的欢喜好像要爆炸开来,他不知道自己为什么这么开心,他只感到,他又作了一件正确的事情,用自己的所学,为国家、为民族,作出了自己的贡献。
和亲人、同胞在一起,共享欢乐,见证祖国一步步强大,果然是人生最大的幸福!