轴承加工：超精密加工[03]

作者：bearingpower        发表时间：2010-12-12

－条（带）传动。仅适合在小型机床上用。 －压电和磁致伸缩传动。移动量可小于5nm，但总的行程量很小，只有100~200µm，故多数情况下它是与其它传动方式（如滚珠丝杠副）组合使用。 －自定位静压丝杠副。特点是由于齿形角小（只有10°），故刚度大（达100N~1000N/µm）和可实现微小的增量位移。缺点是保证油温和油压稳定的系统较复杂。 －增量式液压传动。刚度可达600N/µm，位移增量80nm，但供油系统复杂。 －电磁丝杠副传动。它是由涂有稀有材料的磁性混合物的丝杠与带有线圈的螺母相互作用来实现传动。可实现微小的增量位移，但刚度过低，只有10N/µm。 导轨设计。导轨是超精密加工机床上保证实现精密微量进给的重要要素之一，虽有多种形式可供选择，但采用得最为广泛的是液体静压导轨和气浮导轨。前者的刚度可达6KN~8KN/µm，并能保证位移精度0.02µm~0.04µm/400mm行程；後者的刚度为1KN~2KN/µm，当气膜厚度为4µm~8µm时，也能保证与液体静压导轨一样的位移精度。液体静压和气浮导轨的直线性均可高达0.02µm/100mm。 在总体布局设计上，超精密加工机床的结构应分成承载部分和计量部分。此时，机床所能实现的精度在很大程度上取决于测量系统的有效性。因此，一般采用像激光干涉仪这样的高精度、高分辨率的仪器作测量装置，并将其单独安装在气浮支承的计量支架上，而且不仅安装测量装置时要遵守阿贝原理，在更广义理解上，也要遵守阿贝原理。阿贝原理要求，测量轴要接近于刀尖，以便消除按杠杆原理放大误差的可能性。从这一立场出发，导轨和测量装置应位于同一水平面上，在机床的承载系统中要避开采用悬伸和刚度不恒定的构件。 在机床整体和各部件所完成的功能分配方面，在多数情况下，一台机床只实现一种加工方法，每个部件也只完成一个固定的功能运动。这样做的目的是简化机床结构和更易于根据精度指标进行优化，而无需采取妥协（折衷）的办法。——这一点是与目前一般机床的设计发展趋势——复合化，扩大工艺可能性——是不一样的，或者说是正好相反的。 为了保证超精密加工的目标顺利实现，超精密加工机床设计必须考虑采用主动控制的隔振系统和在线的误差自动补偿技术。这是因为很难保证所要求的零件制造精度，同时也很难完全消除振动和热因素带来的负面影响。结束语 超精密加工是为适应现代高新科技发展的要求而发展起来的先进制造技术，它的成功实现，不仅取决于机床、刀具和工艺方法，也还取决于测量和控制技术，即含机、光、电、传感技术和计算机技术等。它是多种学科新技术成果的综合应用，但也对许多高新科技的发展与进步起着推动的作用。因此超精密加工已成为发展现代高新技术，特别是发展现代武器装备的基础技术，也是衡量一个国家科技水平的重要标志之一。与美俄相比，中国在这方面还有不少差距，如非轴对称的光学曲面加工工艺的可靠性和可操作性等方面。为使中国超精密加工技术的进一步发展和提高，除继续加强超精密加工工艺和装备的研究外，还必须加强测量和控制，特别是对非轴对称的非球曲面等复杂曲面的测量与控制（如五轴超精密CNC系统）的研究；加强工艺可靠性和可操作性的研究等。而且开发研究工作需要跨学科，跨部门来协同组织进行，以便集中力量（包括人、财、物）解决问题。