超精密加工论文精密加工论文

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1、超精密加工论文精密加工论文运用于超精密加工上的开放式数控系统　摘要：数控技术经过多年的发展已日益成熟，开放性数控系统技术的进取将取代以往专用数控系统的趋势。本文就基于开放式数据系统的超精密加工提出思考。　　关键词：开放式数控系统；加工；超精密；思考　　OpenCNCSystemUsingintheSuper-precisionMachining　　ZhuoMin　　(ZhenjiangElectricalandMechanicalBranchofJiangsuUnionTechnicalInstitute,Zhenjiang212016,China)　　Abstract:CNC(Com

2、puterizedNumericalControl)Systemtechnologyhasbeenincreasinglymatureafteryearsdevelopment,theinitiativeoftheopenCNCsystemtechnologywillreplacethetrendoftheformerspecialNC(NumericalControl)system.Thisarticleputsforwardthinkingbasedonthesuper-precisionmachiningofopendatasystem.　　Keywords:OpenCNCsys

3、tem;Machining;Super-precision;Thinking　　一、开放式数据系统基本概念　　数控系统是数字控制系统简称，英文名称为NumericalControlSystem，早期是由硬件电路构成的称为硬件数控（HardNC），1970年以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。　　数控系统的开放是大势所趋。目前开放式数控系统有三种形式：（1）全开放系统，即基于微机的数控系统，以微机作为平台，采用实时操作系统，开发数控系统的各种功能，通过伺服卡传送数据，控制坐标轴电动机的运动。（2）嵌入系统，即CNC+PC，CNC控制坐标轴电动机的运动，PC作为人机

4、界面和网络通信。（3）融合系统，在CNC的基础上增加PC主板，提供键盘操作，提高人机界面功能，如Siemens840Di和Fanuc210i。　　二、超精密加工　　20世纪60年代为了适应核能、大规模集成电路、激光和航天等尖端技术的需要而发展起来的精度极高的一种加工技术。到80年代后，其最高加工尺寸精度已可达10纳米（1纳米=0.001微米）级，表面粗糙度达1纳米，加工的最小尺寸达1微米，正在向纳米级加工尺寸精度的目标前进。纳米级的超精密加工也称为纳米工艺（nano-technology）。　　超精密加工是处于发展中的跨学科综合技术。超精密加工对工件材质、加工设备、工具、测量和环境等条

5、件都有特殊的要求，需要综合应用精密机械、精密测量、精密伺服系统、计算机控制以及其他先进技术。超精密加工的精度比传统的精密加工提高了一个以上的数量级，除需要采用新的加工方法或新的加工机理之外，对工件材质，加工设备、工具、测量和环境条件等都有特殊的要求。工件材质必须极为细致均匀，并经适当处理以消除内部残余应力，保证高度的尺寸稳定性，防止加工后发生变形。这些条件是靠综合应用精密机械、精密测量、精密伺服系统和计算机控制等各种先进技术获得的。　　三、开放式数控系统的特点　　目前的专用数控系统（包括软件和硬件），基本不具备可移植性，都是为特定的机床或设备专门开发的，从而使得其成本十分昂贵。随着制造

6、技术的发展，要求整个制造系统具有更多的开放性，集成为一个具有更大柔性的系统。在九十年代初就出现了开放式数控系统的概念，目前的开放式数控系统多以PC机为基础，配上各种控制卡。与以往的专用数控系统相比，开放式数控系统一般具有如下特点：一是格较低，性能价格比极高；二是模块化的设计；三是丰富友好的人机界面；四是优良的开放性能；五是支持多种操作平台等。　　四、开放式数控系统在超精密加工中的应用　　开放式数控系统由于其自身的优越性，目前在超精密加工中也得到了较广泛的应用。　　（一）国外开放式数控系统在超精密加工中的应用。英国RankPneumo公司在八十年代末开发了Nanoform300机床。该机

7、床不仅能够进行切削加工，还可以用金刚石砂轮进行磨削，能加工直径为300mm的非球面金属反射镜。机床的控制系统采用的是美国DELTATAU公司的可编程多轴运动控制器（PMAC）。该控制器采用了先进的数字信号处理技术。　　Nanoform250超精密加工系统，是一台两轴超精密CNC机床，能进行超精密车削和磨削。机床最大加工工件直径达到250mm。机床数控系统的分辨率为1.25nm，其数控系统Nanoform300相似，仍是采用美国DELTATAU公