现代超精密加工机床的发展及对策(1)

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1、现代超精密加工机床的发展及对策■文／河南工程技术学校牛景丽随着现代科技的发展应用，对零件的加工精度超精密加工的方法主要有以下几种：(1)超精密要求也从微米级提升到亚微米级、纳米级。超精密切削加工主要是利用金刚石刀具对工件进行车削加工技术是实现这一目标的重要途径，其发展程度和铣削。(2)超精密磨削主要加工对象是玻璃、陶体现了一个国家制造技术的发展水平。超精密加工瓷等硬脆材料。(3)超精密研磨加工．利用特殊磨料方法主要有传统的切削、磨削加工方法，还有利用可研抛出极高质量的表面。(4)超精密特种加工．是声、光、电等能

2、源对料进行加工和处理的方法，以利用声、光、电、磁等能源的非传统加工方法。(5)及综合了多种加工方法的复合加工方法，目前，占复合加工，综合采用几种不同的加工方法主要地位的仍是传统的加工方法．2超精密机床的发展现状机床是传统超精密加工中最重要的机械制造装备。目前我国机床产值世界第三，消费金额占世界21国外超精密机床的发展情况机床消费的1／4位居世界第一。虽然如此我国仍目前在国际上处于领先地位的国家有美国。英然不是一个机床强国，许多大型超精密加工装备主国和日本，这三个国家的超精密加工装备不仅总体要依赖全盘进口，机床业

3、的发展主要是依赖于用进成套水平高，而且商品化的程度也非常高。各国主要IZl机床来代替原有机床。在国际竞争日趋激烈的今代表性研究机构及机床综述如下。天．把握超精密机床发展趋势，借鉴国内外先进制1962年美国unionCarbide公司研制成功半球车造技术，自主创新研发，对提高我国的超精密加工床，它是最早使用金刚石刀具实现超精密镜面切削装备水平，促进我国经济社会的良性发展具有重的机床，可用于加工球形和半球形零件，机床为立式要的战略意义。布局，电动机通过带轮带动主轴旋转，主轴采用高精一度空气轴承，加工件尺寸精度为0．

4、6m，表面粗、超精密加工技术糙度RaO025m以内。美国LLNL实验室于2O世纪目前，超精密加工是指加工精度高于01m80年代研制成功两台大型超精金刚石车床。一台是表面粗糙度小于0．025m的加工技术。超精密加卧式DTM3超精密金刚石车床，该机床为T形结构．工既包括挑战传统加工精度界限的加工．即高精度采用多路激光干涉测量系统可对各轴进行直线和加工．又包括挑战微细尺寸界限的加工即以微电偏移误差补偿。其系统分辨率为25nm，最大加工直子电路生产为代表的微细加工、径为(p2100mm，加工精度方面形状误差可达28nm

5、，·48·第10期数控机床市场■麟RaTu-~,4机．2nmo另一台是立式大型光学金刚石车床LODTM机胆—■一!床主轴系采fJ液体静压轴承．位置测量系统采用分—辨率为0625nm的路双频激光测量系统一5o／mi加T主直径1．转65精m,0．5m、重1360kg的工件_。现在一～图3Nanotech250UPL超精密金刚石车床欧洲的许多国家也进行了超精密机床的开发研究。荷兰PHILPHS公司于1978年研制成功了CNC超精密金刚石车床COLATH．主要用于非球面塑料透镜的加工，加工精度在05m以下，表面粗糙度R

6、a<002t-Lm。英国CranfieId精密加工中心于1991年研制成功OAGM2500多功能三坐标联动数控磨床[8，9]．其工作台面积为2500mm×2500mm。该机床采用油膜轴承技术，有利于减小振动，实现运动的平稳控制。其无损磨削速度可达1O0300mm3／m_n，加工表面粗糙度为1050nm，形状误差<5m／m．亚表面损伤<1Om。Cranfield大学PaulShore等人设计图1DTM-3超精密金刚石车床制造了新型超精密磨床Box@．机床主轴采用油膜轴承．功率可达10kW材料切削速度可达200mm

7、3／s。该机床具有较好的动静态特性，其静态刚度>10ON运动件质量<750Kg共振频率>100HZ。亚表面损伤P-V值<1m。日本TOYOTA公司生产的AHNIO型高效专用超精密车床[3]机床主轴采用空气轴承，最大加工直径为100mm．刀架设计成滑板结构。直线移动分辨力为001m采用激光测量反馈系统，定位精度全行程003m，B轴回转分辨力为1．3。砂轮轴由～气动透平驱动，转速为100000r／min。该机床加工的模具形状精度为0．05m，表面粗糙度Ra0025m。日本FANUC公司研制的ROBONANOfx-O

8、iB超精图2大型光学金刚石车床LODTM概念图美国MooreNan0technologySystem公司生产的超精密金刚石车床Nanotech250UPL代表着纳米级加工机床的发展水平。机床床身采用天然黑花岗岩结构，控制系统采用激光全息式直线移动的全闭环控制系统．分辨率高达0034nm，采用了基于PC和零■Windows的运动控制系统，线性编程精度为1nm、旋图6左：ROBONANO-