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【091 五轴】
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