《精密导轨部》PPT课件

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1、第四节精密导轨部件1．超精密机床的总体布局2．常用的导轨部件3．床身及导轨的材料4．微量进给装置1．超精密机床的总体布局超精密机床主要用于加工反射镜等盘形零件，一般不需要后顶尖，因此在总体布局上比较简单。常见的超精密机床的总体布局有下面几种：⑴T形布局⑵十字形布局⑶R-θ布局⑷立式结构布局2．常用的导轨部件超精密机床常采用平面导轨结构的液体静压导轨和空气静压导轨，滚动导轨也有着广泛的应用。常用的超精密机床导轨结构形式有燕尾型、平面型、V—平面型、双V形等。⑴液体静压导轨液体静压导轨具有刚度高，承载能力大，直线运动精度高，且运动平稳无爬行现象等优点。图2-17a所示为平面型液体静压

2、导轨，图2-17b所示为双圆柱型液体静压导轨。目前很多超精密机床的导轨部件是用花岗岩制造的。由于花岗岩加工困难，一般都不做成整体，而是做成花岗石块之后用螺钉紧固在一起。⑵空气静压导轨和气浮导轨空气静压导轨和气浮导轨可以达到很高的直线运动精度，运动平稳，无爬行，且摩擦因数接近于零，不发热。①空气静压导轨导轨运动件的导轨面上下、左右均在静压空气的约束下，因此和气浮导轨相比有较高的刚度和运动精度，但比液体静压导轨要差一些。空气静压导轨有多种形式，其中平面形导轨用得较多。常用的静压空气压力为4×105~6×105Pa，气压高于6×105Pa时容易产生振荡。②气浮导轨使用气浮导轨的必要条件

3、是导轨上的运动部件重量很重且压缩空气的压力非常稳定。气浮导轨的刚度较低，且受压缩空气压力波动的影响。3．床身及导轨的材料超精密机床床身结构与所用材料有关。常用的床身及导轨材料有优质耐磨铸铁、花岗岩、人造花岗岩等。4．微量进给装置超精密机床的进给系统—般采用精密滚珠丝杠副、液体静压和空气静压丝杠副。而高精度微量进给装置则有电致伸缩式、弹性变形式、机械传动或液压传动式、热变形式、流体膜变形式、磁致伸缩式等。其中电致伸缩式和弹性变形式微量进给机构能够满足精密和超精密微量进给装置的要求，且技术成熟。目前高精度微量进给装置的分辨力可达到0.001~0.01μm。在超精密加工中，为了实现精确

4、、稳定、可靠和快速微位移，精密和超精密微位移机构应满足以下设计要求：①精微进给和粗进给分开，以提高微位移的精度、分辨力和稳定性。②运动部分必须是低摩擦和高稳定度的，以实现很高的重复精度。③末级传动元件必须有很高的刚度，即夹持金刚石刀具处须是高刚度的。④内部连接必须可靠，尽量采用整体结构或刚性连接，否则微量进给机构很难实现很高的重复精度。⑤工艺性好，容易制造。⑥具有好的动特性，即具有高的频响。⑦能实现微进给的自动控制。⑴压电和电致伸缩微进给装置电致伸缩微量进给装置的三大关键技术是电致伸缩传感器、微量进给装置的机械结构及其驱动电源。用电致伸缩传感器制造微量进给机构，可以实现自动微量进

5、给，并且具有良好的动特性，能够实现高刚度无间隙位移和极精细的微量位移，分辨力可达1.0~2.5nm；具有很高的响应频率（响应时间达100μs），且无空耗电流发热问题。常用的电致伸缩材料为压电陶瓷PZT（PbZnO-PbT陶瓷）等。⑵摩擦驱动装置摩擦驱动装置两个摩擦轮均由静压轴承支承，可以无摩擦转动。设计摩擦驱动装置需要解决以下两个结构问题：①摩擦轮直径问题。即下摩擦轮直径必须很小，才能满足驱动杆运动速度极慢的要求。②两个摩擦轮的支承问题。若都用静压轴承支承，则结构设计有很大难度；若摩擦轮用滚动轴承支承，则因滚动轴承有摩擦，导致摩擦驱动装置平稳性的降低。⑶机械结构弹性变形微量进给装

6、置机械结构弹性变形微量进给装置具有工作稳定可靠、精度重复性好的特点，适用于手动操作。图中所示双T形弹性变形微量进给装置分辨力可达0.01μm，输出位移方向的静刚度为70N/μm，重复精度0.02μm，最大输出位移为20μm。第五节金刚石刀具的结构衡量金刚石刀具质量的标准：①能否加工出高质量的超光滑表面（Ra=0.005μm~0.02μm）；②能否有较长的切削时间保持刀刃锋锐（一般要求切削长度数百千米）。设计金刚石刀具时最主要问题有三个：设计金刚石刀具时最主要问题有三个：①确定切削部分的几何形状；②选择合适的晶面作为刀具的前后面；③确定金刚石在刀具上的固定方法和刀具结构。一、金刚石

7、刀具切削部分的几何形状⑴刀头形式金刚石刀具刀头一般采用在主切削刃和副切削刃之间加过渡刃——修光刃的形式，以对加工表面起修光作用，获得好的加工表面质量。若采用主切削刃与副切削刃相交为一点的尖锐刀尖，则刀尖不仅容易崩刃和磨损，而且还在加工表面上留下加工痕迹，从而增加表面粗糙度值。修光刃有小圆弧修光刃、直线修光刃和圆弧修光刃之分。国内多采用直线修光刃，这种修光刃制造研磨简单，但要求对刀良好。国外标准的金刚石刀具，推荐的修光刃圆弧半径R=0.5~3mm。采用圆弧修光刃时，对刀容易，使用方