超精密加工装备及其关键部

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1、超精密加工装备及其关键部件主讲：崔仲鸣11．给定的精度指标(包括形位公差、尺寸精度表面粗糙度和加工变质层等)2．加工机械的直线运动和回转运动精度；3．加工机械的定位精度(包括夹具的定位精度)；4．加工机械、工具及工件的刚度；5．加工机械、工具、工件的振动；6．加工机械、工具、工件的热变形；7．工具的尺寸及形状精度；8．加工机械、工具、工件的磨损和磨伤；9．工具、工件的定位安装精度；Io．工件在前道工序加丁中的尺J、形状的决定加工精度主要因素211工件材质及其物理、机械性能；12工件的形状和尺寸13工件材料的不均匀性；14加工单位的大小

2、(去陈、结合、变形，等)；15测量技术及数据处理(包括尺寸、形状、粗粮度、性能的测试）16加工者的技术熟练程度；17加上环境的力、振动、热．清洁程度3加工的人机系统4(1)回转主轴和回转工作台的精度必须满足加工精度的要求，而且要具有与加工条件相适应的足够的刚度；(2)直线导轨应具有与加工精度相适应的直线进给精度，而且不产生爬行及微小的振动；(3)进给机构要满足加工精度的要求，而且进给平稳、均匀、没有振动，超精密加工装备及其关键部件5精密主轴部件精密主轴部件是超精密机床保证加工精度的核心主轴要求达到极高的回转精改，转动平稳，无振动．其关

3、键在于所用的精密轴承。(1)静态和动态回转精度高，振摆小；(2)主轴的精度寿命长；(3)主轴本身及驱动系统术不产生振动，或振动极小，而且震动的衰减特性好；(4)应具有与使用条件相匹配的、足够大的刚度和负荷容量；(5)发热少而且热平衡的性能好(6)维护、保养方便。6滚动轴承优点标准化，有互换性容易购置滚动轴承的内圈与外圈通过钢球或滚柱相接触缺点接触振动袁减性能降低精度寿命难以保证7液体静压轴承主轴精密/超精密加工设备精密主轴部件液体静压轴承回转精度很高(精度0.1mm)转动平稳．无振动，有较高的刚度和回转精度液体静压轴承压力油通过节流阀

4、进入轴承偶合面间的油腔。使轴在轴套内悬俘，不产生固体摩擦当轴受力偏歪时．偶合面间泄油的间隙改变，造成相对油腔的油压不等，压力差将推动轴回向原来的中心位置；891)液压油温度升高、在不同转速时温度升高值不等。温度升高将造成热变形，影响轴的精度。2)静压油回油时将空气带人油池．形成微小气泡悬浮在油中．不易徘出．因此将降低液体静压轴承的刚度和动特性。液体静压轴承的缺点102)静压轴承用油经过温度控制，使其达到恒温，减少轴承的温升3）轴承用恒温水冷却．减小轴承的温升，1）提高静压油的压力。使油中微小气泡的影响减小，提高静压轴承的刚度改进方向1

5、1空气静压轴承主轴特点空气静压轴承有很高的回转精度．在高速转动时温升小，因此造成的热变形误差很小．空气轴承的主要问题是刚度低．只能承受较小的载荷。适于超精密切削时切削力小，空气轴承能满足要求，故在超精密机床中得到广泛的应用。1213结构空气静压轴承的工作原理和液体静压轴承类似、轴由压力空气浮在铀套内。轴的中心位置由相对面的静压空气压力差维持空气静压轴承主轴14双半球空气轴承主轴15前部用球形后部用圆柱径向空气轴承的主轴161）回转精度高。轴四周的气体压力的均匀效果，可以比较容易达到亚微米级的回转精度，而且可长时间保持精度：2)没有振动

6、。因为是完全空气润滑，在回转过程中几乎不产生振动。3)不发热。热变形而使精度降低的因素小4)经久耐用。因没有摩擦，无论是精度寿命还是轴承寿命都很高。5)可以高速回转，工作在100000r／min也没有问题，、6)摩擦阻力小。在低速时摩擦系数几乎等于零，故驱动力小。7)因为不使用油，所以不会因密封和漏油而发生故障。8)可靠性高，维护、保养方便。只要气源和供气系统不出问题，就不会发生故障c空气静压轴承主轴17超精密机床主轴和轴承的材料1不易磨损空气轴承主轴，轴和轴套不接触不会产生磨损。但不通气时偶然会发生少量转动要求主轴和轴套不咬住或磨损

7、l多采用石墨作主气轴承套，轴不易磨损。2．不易生锈腐蚀空气轴承工作时无润滑剂。虽通入的压缩空气经过去水，是干燥的，不致使轴承生锈腐蚀，但如轴承一段时间不工作，潮湿空气会进入轴承内，因此要求主轴和轴套材料不易生锈腐蚀。183．热膨胀系数些小要减小温升应采用热膨胀系数小的材料制造主轴和轴套．并且主轴和轴套两种的材料的热膨胀系数应接近、免得空气轴承内的间隙变化超精密机床主轴和轴承的材料4．材料的稳定性安好空气轴承精度高，要避免制成后或使用中变形，需要进行稳定比处理19主轴的驱动方式1电动机通过带传动驱动2电动机通过柔性联轴节驱动主轴3采用内

8、装式同轴电动机驱动机床主轴20床身和精密导轨部件1优质耐磨铸铁传统的制造床身和导轨的材料．它的优点是工艺性好。耐磨性好，热膨胀系数低。对振动衰减能强．2花岗岩花岗岩比铸铁长期尺寸稳定性好，热膨胀系数低，对振动的衰减能力强