精密特种加工第4讲精密切削加工机床

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1、精密加工与特种加工Precisionandultraprecisionmachining第四讲（超）精密切削机床（超）精密加工与特种加工研究和发展的重点集中在超精密机床的设计、制造、控制、检测和工艺实验等方面:1)超精密机床设计理论与方法．(1)超精密机床系统建模及优化设计理论与方法;(2)超精密机床的多尺度、多层次耦合特性分析及模型解析;(3)超精密机床精度设计理论与多因素影响机制;(4)超精密机床环境设计理论与方法．2)控制系统设计与智能化方法．(1)超精密机床运动系统控制理论与方法;(2)超精密机床的运动轨迹优化理论与方法;(3)超精密机床性

2、能在线观测与智能化技术;(4)超精密机床复杂系统多因素耦合最优控制技术;(5)超精密机床动态复合误差实时补偿技术．Precisionandultraprecisionmachining3)基础部件制造与集成．(1)高精度、高速、智能化运动部件的系统化设计方法;(2)高阻尼、高刚度、高精度运动部件设计理论与方法;(3)智能化刀具系统的设计理论与方法;(4)超精密环境控制部件的集成化设计方法．4)超精密机床检测理论与方法．(1)超精密机床的多性能检测理论与方法;(2)面向功能需求化的检测技术标准;(3)复杂物理场下多因素检测理论与方法．Precisi

3、onandultraprecisionmachining2021/9/201超精密机床概述2精密主轴部件3床身和精密导轨部件4进给驱动系统5微量进给装置6机床的稳定性和减振隔振7减少变形和恒温控制精密和超精密加工的机床2021/9/20精密和超精密加工机床概述一、超精密机床的分类2021/9/20精密和超精密加工机床概述二、对超精密机床的基本要求高精度：包括高的静精度和动精度。主要性能指标有几何精度、定位精度和重复定位精度、分辨率等，如主轴回转精度、导轨运动精度、分度精度等。高刚度：包括静刚度、动刚度和热刚度，同时还应考虑由工件、机床、刀具、夹具所组

4、成的工艺系统刚度及接触刚度。髙稳定性：要求设备能经得起运输、存储考验，在使用过程中应能长时间保持高精度，抗干扰、抗振动，有良好的耐磨性，稳定工作。高自动化：为了保证加工质量，减少人为因素影响，设备应用数控系统实现自动化。2021/9/20精密机床是实现精密加工的首要基础条件。1）美国：50年代首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术，并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床；1983～1984研制成功大型超精密金刚石车床DTM－3型和LODTM大型超精密车床。2）英国：1991年研制成功大型超精密机床OAGM2500。3）日本：现在在中小型超精密机床生产上

5、已经具有一定的优势，甚至超过了美国。4）中国：JCS－027超精密车床、JCS－031超精密铣床、JCS－035超精密车床等。三、超精密加工典型机床简介精密和超精密加工机床概述超精密金刚石镜面切削机床飞刀切削2021/9/20三、典型机床简介UnionCarbide公司的半球机床能加工直径100mm的半球，达到尺寸精度正负0.6μm，表面粗糙度0.025μm。精密空气轴承主轴采用多孔石墨制成轴衬，径向空气轴承的外套可以调整自动定心，可提高前后轴承的同心度，以提高主轴的回转精度。精密和超精密加工机床概述2021/9/20三、典型机床简介Moore车床由

6、Moore3型坐标测量机改造而成。采用卧式主轴，三坐标精密数控，消振和防振措施，加强恒温控制等。M-18AG型超精密非球面车床，基本结构同Moore3，采用空气静压轴承主轴、气浮导轨、双坐标双频激光测量系统、优质铸铁床身，有恒温油浇淋机和空气隔振垫支承。Moore金刚石车床回转工作台工件刀具主轴传动带主轴电机空气垫刀具夹持器2021/9/20三、典型机床简介Pneumo公司的MSG-325超精密车床采用T形布局，机床空气主轴的径向圆跳动和轴向跳动均小于等于0.05μm。床身溜板用花岗岩制造，导轨为气浮导轨；机床用滚珠丝杠和分辨率为0.01μm的双坐标

7、精密数控系统驱动，用HP5501A双频激光干涉仪精密检测位移。2021/9/20三、典型机床简介DTM-3大型超精密车床采用精密数控伺服方式，控制部分为内装式CNC装置和激光干涉测长仪，精确测量定位，在DC伺服机构内装有压电微位移机构，实现纳米级微位移。精密和超精密加工的机床概述2021/9/20三、典型机床简介大型光学金刚石车床LODTM机床采用立式结构，采用止推轴承，7路高分辨力双频激光测量系统，4路激光检测横梁上溜板的运动，3路激光检测刀架上下运动位置，使用在线测量和误差补偿，各发热部件用大量恒温水冷却，用大的地基，地基周围有防振沟，且整个机床

8、用4个大空气弹簧支承。精密和超精密加工的机床概述2021/9/20三、典型机床简介OAGM2500大型超精密