多。托马斯带来了一个“球杆仪”——一根碳纤维杆,两端各有一个精密球,一个球吸在机床主轴上,另一个吸在工作台上。机床做圆周运动时,球杆仪会检测出轨迹的圆度误差,从而反推五个轴的运动误差。
调试花了七天。每天,托马斯在机床上运行不同的测试程序,球杆仪的数据实时传到电脑上,生成一张张彩色误差图——红色代表误差大,蓝色代表误差小。理想状态应该是全蓝,但实际出来的图,像打翻的调色盘。
“轴和轴的反向间隙不匹配。”“c轴的编码器有周期性误差。”“主轴热伸长没补偿到位。”托马斯一边分析,一边调整机床参数。那些参数藏在系统深层菜单里,有些连德国设备手册上都没写清楚。
王有才一直守在旁边。当托马斯为某个调整反复试验时,他有时会小声提醒:“试试把轴的加速度参数调低百分之五。太快了,导轨还没跟上,编码器就认为到位了。”
托马斯将信将疑地试了。调整后,那部分的误差图真的从红色变成了黄色。
“您怎么知道的?”托马斯惊讶。
“听声音。”王有才说,“轴加速时,有极短的‘咔’声,像齿轮没咬实。我以前修龙门铣时遇到过类似问题,就是加速度设得太高。”
就这样,德国工程师的理论分析,和中国老师傅的经验直觉,在调试过程中形成了一种奇特的互补。有时托马斯算半天解决不了的问题,王有才听一听、摸一摸,就能指出方向;有时王有才觉得“手感不对”的地方,托马斯用仪器一测,果然是某个轴的伺服参数需要微调。
第三步是试加工。先用普通铝材,加工一个简化版的叶轮——叶片数量从实际的36片减少到6片,曲面也做了简化。编程由托马斯主导,小陈协助。
编程花了三天。不是写代码,是在ct软件里一点一点“画”刀具路径。每个叶片要分粗加工、半精加工、精加工三道工序,每道工序要设置不同的刀具、切削参数、加工策略。精加工时,还要考虑“残留高度”——刀具是圆的,加工曲面时,相邻刀路之间会有微小的残留材料,这个高度必须控制在0.01毫米以内,否则表面会有明显的刀痕。
“这就像用圆头的笔,在波浪形的纸上写字。”托马斯解释,“要想字迹清晰,笔尖必须始终垂直于纸面,而且相邻笔画要重叠恰到好处。”
第一遍程序生成后,在电脑上模拟。虚拟的刀具在虚拟的叶轮上移动,碰撞检测显示有三次干涉——刀具切到了不该切的地方。修改,再模拟。
第五遍模拟通过后,才敢上机加工。
试加工那天,车间里挤满了人。连隔壁车间的工人都跑来看热闹——五轴机床,大多数人这辈子第一次见。
机床启动。主轴带着球头铣刀旋转,五个轴开始协同运动。那场景令人震撼:工作台在、、z方向移动的同时,还在轴和c轴上缓缓旋转,刀具像一只灵巧的手,在铝坯上“抚摸”出叶片的轮廓。切削声不是普通机床那种单调的轰鸣,而是一种有韵律的、忽高忽低的声音,像某种奇特的乐器在演奏。
王有才站在安全线外,眼睛一眨不眨。他看到,当刀具加工到叶片根部——那里曲率变化最大——时,轴和c轴的运动明显加快,机床发出轻微的“嗡”声。
“这里,”他对身边的赵建国说,“震动大了。程序在这里给的进给速度没降。”
果然,加工完检测时,叶片根部的表面粗糙度超标了——r1.2,要求是r0.8。
“是刀具振动。”托马斯分析,“叶片根部曲率大,刀具在这里的切削角度变化剧烈,激起了振动。要降低进给速度,或者换更短的刀具。”
“换刀具吧。”王有才说,“降速度,整个加工时间就长了。咱们不是有那把短柄的球头刀吗?柄长只有标准刀的一半,刚性更好。”
换上短柄刀,修改程序,重新加工。这次,叶片根部的表面质量达标了。
但新的问题又来了:加工时间。这个简化叶轮,六个叶片,加工了整整十六小时——其中精加工就占了十小时。按这个速度,加工完整的36片叶轮,需要四天四夜不停机。而克劳斯公司给的试制周期,是一个月完成三件。
“效率太低。”托马斯摇头,“要优化刀路。现在刀路是‘平行线’式的,相邻刀路间距固定。可以改成‘螺旋线’式,让刀具连续运动,减少空行程。”
又是编程优化。小陈跟着托马斯,一点一点学。白天在车间调试,晚上在宿舍研究手册,梦里都是那些三维曲线。
第二个简化叶轮,加工时间压缩到十二小时。第三个,十小时。进步明显,但距离实用还很远。
就在这时,托马斯一个月的派驻期到了。他要转去沈阳,那里有克劳斯公司的另一个合作项目。
临走前,他把所有技术资料——包括ct测试版的安装盘、海德汉系统的全套手册、还有他这一个月整理的调试笔记——都留给了“701”。还有一句话:“叶轮试制,最晚八月底要交出第一件合格品。否则,这台设备可能要调走。”
压力全部压在了“701”自己身上。