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时间:2018-09-17
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1、超精密加工机床及其新技术发展李圣怡 戴一帆 彭小强 摘 要:介绍了超精密加工技术、应用背景、发展动向以及超精密加工关键技术的一些最新成果。从超精密加工技术推广应用的角度阐述了其精度目标、模块化、廉价化发展趋势,同时就如何发展超精密加工技术全面介绍了目前机床模块化部件、传动系统、检测环节、数控系统和环境控制等领域的最新研究水平和成果。 关键词:超精密加工;机床;超精密数控;误差检测 中国分类号:TH161,TH-39 文献标识码:A 文章编号:1001-2486(2000)02-0095
2、-06Ultra-precisionMachineToolsandDevelopmentoftheLatestTechnologyLIShen-yi,DAIYi-fan,PENGXiao-qiang(CollegeofMechatronicsEngineeringandAutomation,NationalUniv.ofDefenseTechnology,Changsha410073,China) Abstract:Thispaperdescribesultra-precisionmachin
3、ingtechnologytogetherwithitsapplicationbackgroundandthelatestdevelopmentofitskeypoints. Theaccuracytargetandthetrendofmodularizationandlowcostaredescribedindetailfromtheviewofspreadingapplicationofultra-precisionmachiningtechnology.Undertheconsidera
4、tionofpromotingtechnologylevel,thelatestachievementsinsomekeytechnologiesarereviewed.Thesekeytechnologiesincludemodularcomponent,actuatingsystem,measurementtechnology,CNCsystemandenvironmentcontrolling. Keywords:ultra-precisionmachining;machinetools
5、;ultra-precisionnumericcontrol;errormeasurement1 超精密加工技术的特点 超精密加工目前尚无统一的定义,在不同历史时期、不同的科学技术发展水平的情况下,有不同的理解。通常我们认为被加工零件的尺寸精度和形位精度达到零点几微米,表面粗糙度优于百分之几微米的加工技术为超精密加工技术。 超精密加工技术是以高精度为目标的技术,它必须在综合应用各种新技术,在各个方面精益求精的条件下,才有可能突破常规技术达不到的精度界限,达到新的高精度指标。实现超精加工的主要
6、条件应包括以下诸方面的高新技术:(1)超精密加工机床与装、夹具;(2)超精密切削刀具,刀具材料,刀具刃磨技术;(3)超精密加工工艺;(4)超精密加工环境控制(包括恒温、隔振、洁净控制等);(5)超精密加工的测控技术。 80年代,美国UnionCarbide公司、Moore公司和美国空军兵器研究所等制定了一个以0.1μm形状精度、加工直径为800mm的大型球面光学零件超精加工为目标的超精密车床研究计划——举世闻名的POMA(PointOneMicrometerAccuracy)计划。该计划所产生
7、的影响十分深远,其指标至今也尚未过时,90年代日本学者在此基础上提出了今后努力要达到的目标值,如表1所示。表1 POMA计划的精度目标值和今后的精度目标值Tab.1 TheaccuracytargetofPOMAplanandthefutureaccuracytarget误差原因今后的目标精度(μm)POMA计划值(μm)位置检测精度0.0050.05定位精度0.0050.01偏摆、府仰、摇摆(0.05rad/s)0.02直线度0.020.02轴向跳动0.0050.02径向跳动0.0050.02
8、主轴延伸0.0250.05主轴驱动0.010.01热影响0.0250.05工件装夹0.0250.05形状综合精度0.050.1美国LLNL实验室开发了一系列超精密实验研究型机床,1984年研制成功的大型光学金刚石车床LODTM是迄今为止精度最高的大型超精密机床[1]。该机床可加工直径为2.1m、重4.5t的工件。采用高压液体静压导轨在1.07m×1.12m范围内直线度误差小于0.025μm(在每个溜板上装有标准平尺,通过测量和修正来达到),位移误差不超过0.013μm(用氦屏蔽光路的激光干涉仪来
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