工业霸主-第2章
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如果不重合，两次加工之间的待加工量就必须留大。还有更麻烦的，如果被夹住的部分也是要加工的话，如何保证两次加工的同心呢？那么在以前这些完全靠工人的手工来保证，工人师傅将工件安装在爪盘上后，先让车床低速转动，看是否同心，不同的话就停机用木榔头从侧面敲打工件，然后再开机低速转动，再检查。
最后一直到人眼分辨不出不同心为止。当年学的时候，老师们反复强调尽量要减少加工中在夹具上的安装次数。当然，现在的加工中心已经相当程度解决了多次在夹具上安装带来的问题，有的已经做到只需一次安装就可加工完工件了。
在安装机床的丝杆时，一般人安装的就是不合格，在走刀时动不动就有“涩”的现象，可在有经验的师傅手中，走刀从头到尾就轻松自如，这就是差别呀。
轴承和轴之间的真正接触面积有多大？我们一般说两个平面接触，其实并不是整个平面都相接触了，其实只有一部分接触了，对于轴承和轴，也是这样。因此受力就不再是均匀的，这个问题严重影响着双方的受力、磨损、寿命等情况。所以在大载荷、高速的地方，轴承和轴用过盈配合来保证接触面积。那么怎么测这个接触面积呢？说起来很简单：在轴承的内圈涂上类似红药水的东西，再将轴承装在轴上，然后将轴承从轴上卸下，看轴上被染红的部分就知道了。当然，这个过程说起来很简单，可必须要有经验的老师傅来操作。
当然，有人会说，车床的每个零部件加工的都精密无比，老师傅们就失业了。
可在实际上却是不行的。比如，主轴要装两个轴承，安装到车床的车头中去。如果轴和轴承加工的越精密，配合越小，那么在轴上安装轴承就越困难，甚至会因为装偏而降低车床的加工精度。将主轴系统装到车床的车头中去时，也是同样。这个问题的原因在于这种结构形式理论上就决定了会有这些困难，而且越精密困难越大。
2、高精密方面。前面讲了，好的导轨是人工铲出来的，这里就不多说了。
我第一次见到0级精度的金属圆柱和平面（千万不要和镜面混在一起，在机械中那是指表面光洁度，和圆度、圆心度、平面度等是两回事，我们一般说的加工精度是指后面的东西）是在学校本系的陈列室中，当时无比惊讶。童子们，0级加工精度呀，对于我们学机床的而言简直就是看见了梦中女神呀。当看到上面标的时间是60年代时，我的第一个感觉是谁说社会主义不好的，我们60年代就有机床能加工0级精度的东西了，大米算什么呀。可是，这些东西是老师傅人工加工出来的！！！
这里简单说一下0级的平面是如何出来的，就是拿两块金属对着研磨出来的。看起来很简单，可磨得稍稍有点不好，就是一边凸，一边凹。当然实际情况要复杂的多，参与对磨的也不止一对，凸的对凸的，凹的对凹的，最后经过多次对磨后得到一对0级平面。要知道，在90年代初，8级钳工在外面干活，1个小时就没有低于30两银子的，当时毕业的大学生能拿到600元/月就非常高了。
有人会问了，就算老师傅们的手极其巧，可这么高的精度，老师傅们在加工中如何知道哪边到位哪边不到位呢？这个问题我无法作详细的回答，因为针对不同的手工加工情况，在加工过程中老师傅们会设计用不同的方法来进行检测，比较常用的手段是手摸、眼看、光学影子放大等，其中老师傅们的感觉极其重要，比如，同样的一个加工面，我怎么看都没问题，他们一看就知道什么地方有偏差了，水平高的还能给出误差的数值。就像抽烟喝酒一样，高手就能精确的分别，哪个烟好，哪包烟是假货，我的感觉就极其粗糙，顺便声讨无良的奸商。
灰熊猫在他的《偷光》中写道，私通黄让工匠做螺杆，花费了5千两银子和两年多的时间。我看到这，第一个感觉是私通黄绝对是个FC，让手下的工匠给大坑特坑了。对于古代的工匠来说，做好螺杆也不是什么不得了的事，要知道，古代工匠的手是非常巧的，手工加工比这复杂的多的东西都没任何问题，你只要告诉他们要做的东西是什么样的就可以了。古人很多时候加工的东西精度不高，根本原因是社会不需要这么高的精度，而不是他们不能做到。因此，只要穿越者本身有一点理论功底，在古代搞出比英国工业化早期机床先进的多的设备完全是很简单的事。当然还有一个可能，私通黄找的两个工匠根本没有出师，奇蠢无比，私通黄为他们支付了昂贵的不能再昂贵的学费。当然，感兴趣的童子们可以向钳工师傅请教一下如何做这个东西。
顺便再提并强调一下，手工不仅仅指钳工，车、铣、刨、磨等各个工种，都有8级工，大家的机床都一样，可高手加工的精度和效率就比一般人高很多很多，在上面提的车床二次装夹加工件时，8级工装出来的误差可以比车床的加工误差还小，8级工们经常加工出比机床加工精度还高的多的零件。就算是现在数控的年代，好的技工也是不可替代的，千万不要认为反正是先进的数控设备，操作员只要会编程就行了，当然，8级技工们也要与时俱进，学会编程等新的知识。
有人会说，手工活完全靠天赋，经验无法传递，所以不能指望好的技工。此言大错特错，手艺是可以传承的，而且还能推陈出新，技工们本身就要掌握相当的理论知识，看过以前考技工等级的人就会知道这一点。好的手艺要有天赋，可不是完全靠天赋，后天的因数占的比列相当大。技工们的手艺好好规纳总结，是可以大规模的培养技工，从总体上极大提高技工水平的。以前的大型国企，都有技工学校，出来的人水平相当不错。
现在么，我就没有看到有哪个好技工愿意主动好好带徒弟。当然越高级的技工，成材的比列越低，代价也很高，所需要的时间也多，加上人受外界影响大，因此对于制造业来说，机器降低对操作员的要求有着重要意义。
论工业母机（2）
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，这也仅仅是看起来。它是一个对理论设计和精密度要求都很高的东东。比如说，斜齿轮和人字齿轮就比直齿轮运动平稳、噪音小，凸面直齿也比普通直齿效果好。但是，应用最广的直齿轮最主要的变化是提高了加工精度，其它的更多的是靠摸索，有理论指导下的摸索，也有瞎猫碰死耗子的摸索。这简直就快成特列了。
但是，在这漫长的过程中，齿轮箱的设计可是理论翻新很多，要达到效果就千万不要把希望完全寄托在齿轮的加工精度上，别忘了这中间还有很多受力变形的问题，这些问题的解决比完全指望齿轮的精度要有意义。当然了，经验在其中也起着重要作用。
d、在车床中，主轴系统是个极其关键的部分，当然，车床头上装轴承的孔精度越高越好，但轴承的精度却是其中的关键，对于轴承的精度，滚珠是其中的关键，但这不是指滚珠的精度！在主轴受力后，力传递到轴承的内圈套上，简单的说有轴向力和径向力，这些力有传递到滚珠上，而滚珠之间是有间隙的，在这种情况下，有的滚珠之间很挤，有的很松，轴承的内圈在此情况下变形，轴的旋转自然也就不是同心的了，而是一个锥形。因此，不同受力指标的轴承，滚珠的大小、数量、滚珠和滚道在轴向的间隙等都要靠理论分析来决定，这个因素比滚珠的精度要重要的多；可以说是对轴承精度影响最大的因素。当然，轴承的内、外圈的精度、滚珠及滚道的硬度等等也是因素。
我曾见到过回转精度极高的密珠轴承，简单说它就是靠里面密集的小滚珠实现了高精度。可它正因为滚珠小且密集，只能低速、受力小，因此常用在高精密仪表的转台等上，基本无法在机床上应用。当然了，轴承的种类实在太多，滚针、气压、油膜、液压等等，可能在机床领域使用的就很少了。
轴承在一代代先进理论的指导下，精度越来越高，自然，机床的精度也水涨船高了。合理的设计主轴，也能相当的提高机床的精度。
e、刀具是机床中直接实现切削的部分。前面已经提过，它扯到的理论太多太复杂，每一次进步都是不容易的。我曾经因为工作需要，买过多本详细研究切削加工过程的书，作者都是世界著名大学的教授主任之类的，里面的分析从宏观到微观，理论一套又一套，假设一个又接一个，加工断面的显微图一张又一张，其中的理论都有事实和显微图为依据，可仍然不能像理论力学那样自圆其说，矛盾也很多，最后的结论仍然是经验型的，当然也是先进的。物理对物体的微观研究早就到原子内部，但加工过程的机理仍然还在探索之中。
但对于刀具而言，它在加工的重要性是个很有意思的话题，一方面，它也没什么极其重要的，另一方面它一旦有了突破却又能震惊业内人士，让大家感觉到不可思议。比如说，车床，刀具可以工人自己做；就是焊点高速钢到到刀柄上，用的差不多了就重新焊点上去。当然，也有卖完整刀具的，两者使用起来，后者对刀很容易，一次加工的深度可以很深，由于外形合理，使用受命要长，而且加工磨损小，对保持一刀加工中的精度很有好处，但一但用的差不多了，就只能报废买新的了。可我用前者多加工几次，注意对刀，一样能达到后者的加工精度，而且使用成本还低的多。后者在技术上代表了技术的突破，是发展方向，可前者也不是就不行了。因此，我国的刀具行业的落后，有它的原因，但决不是说刀具差了就干不了活。
我希望大家能正确认识这方面的问题。
f、工艺现在又说到工艺了，工艺的重要性大家都很清楚了。经常有人说“我们能设计出来，可工艺不行，因此造不出来”，很遗憾，绝大部分情况下，尤其是机械方面，这个说法就是错误的。工艺本身就是设计的一部分。工艺本身就是一个很复杂的理论和无数方法的集合。说句实话，工艺对各种理论的要求相当高，由于它牵扯的方面太多，故而难度很大。
