精密和超精密加工的机床设备技术.ppt

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1、Precisionandultraprecisionmachining精密和超精密加工技术第4章精密和超精密加工的机床设备2021/7/223.1精密和超精密机床发展概况及典型机床简介3.2精密主轴部件3.3床身和精密导轨部件3.4进给驱动系统3.5微量进给装置3.6机床运动部件位移的激光在线检测系3.7机床的稳定性和减振隔振3.8减少变形和恒温控制2021/7/22第1节精密和超精密机床发展概况及典型机床简介精密机床是实现精密加工的首要基础条件。1）美国：50年代首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术，并发

2、展了相应的空气轴承主轴的超精密机床；1983～1984研制成功大型超精密金刚石车床DTM－3型和LODTM大型超精密车床。2）英国：1991粘研制成功大型超精密机床OAGM2500。3）日本：现在在中小型超精密机床生产上已经具有一定的优势，甚至超过了美国。4）中国：JCS－027超精密车床、JCS－031超精密铣床、JCS－035超精密车床等。一、发展概况2021/7/222021/7/22二、典型机床简介第1节精密和超精密机床发展概况及典型机床简介UnionCarbide公司的半球机床能加工直径100mm

3、的半球，达到尺寸精度正负0.6μm，表面粗糙度0.025μm。精密空气轴承主轴采用多孔石墨制成轴衬，径向空气轴承的外套可以调整自动定心，可提高前后轴承的同心度，以提高主轴的回转精度。2021/7/22二、典型机床简介Moore车床由Moore3型坐标测量机改造而成。采用卧式主轴，三坐标精密数控，消振和防振措施，加强恒温控制等。M-18AG型超精密非球面车床，基本结构同Moore3，采用空气静压轴承主轴、气浮导轨、双坐标双频激光测量系统、优质铸铁床身，有恒温油浇淋机和空气隔振垫支承。2021/7/22二、典型

4、机床简介Pneumo公司的MSG-325超精密车床采用T形布局，机床空气主轴的径向圆跳动和轴向跳动均小于等于0.05μm。床身溜板用花岗岩制造，导轨为气浮导轨；机床用滚珠丝杠和分辨率为0.01μm的双坐标精密数控系统驱动，用HP5501A双频激光干涉仪精密检测位移。2021/7/22二、典型机床简介DTM-3大型超精密车床采用精密数控伺服方式，控制部分为内装式CNC装置和激光干涉测长仪，精确测量定位，在DC伺服机构内装有压电微位移机构，实现纳米级微位移。2021/7/222021/7/22二、典型机床简介大

5、型光学金刚石车床LODTM机床采用立式结构，采用止推轴承，7路高分辨力双频激光测量系统，4路激光检测横梁上溜板的运动，3路激光检测刀架上下运动位置，使用在线测量和误差补偿，各发热部件用大量恒温水冷却，用大的地基，地基周围有防振沟，且整个机床用4个大空气弹簧支承。2021/7/222021/7/22二、典型机床简介OAGM2500大型超精密机床机床的x和y向导轨采用液体静压，z向的磨轴头和测量头采用空气轴承。床身采用型钢焊接结构，用精密数控驱动，双频激光测量系统检测运动位置。2021/7/22二、典型机床简介

6、AHNIO型高效专用车削、磨削超精密机床有一个x和y向调整的刀架及作B轴转动的高精度转台，借助三轴精密数控，加工平面、球面和非球曲面。采用空气轴承，刀架设计滑板结构，直线移动分辨力0.01μm，激光测量反馈，定位精度全行程0.03μm。加工模具形状精度0.05μm，表面粗糙度0.025μm2021/7/22三、精密超精密机床类型和精度指标类型：普通（各种精密超精密车、铣等）、专用（磁盘超精密车床）按工艺方法：超精密车床、超精密铣床、超精密磨床、超精密研磨机、超精密抛光机床、超精密特种加工机床、精密和超精密加

7、工中心等精度指标：目前，主轴回转精度为0.025um，导轨直线度为1000000:0.025，定位精度为0.013um/1000um，进给分辨率为0.005um，加工表面粗糙度Ra0.003um，温控精度为20±0.0005℃。高精度：静态和动态精度，主要部件的材料，轴承，工作台和刀架，微进给（电致伸缩、磁致伸缩，弹性元件等），闭环控制系统高刚度：受力变形对加工精度影响高稳定性：热导率低，热膨胀系数小的材料做工作台、床身等基础零件，液体淋浴或空气淋浴控制温度抗振性：材料，隔离振源，缩短传动链或改用柔性连接控

8、制性能好：数控模块化设计四、精密超精密机床结构特点第2节精密主轴部件一、主轴轴承主轴回转精度回转精度——在主轴空载手动或机动低速旋转情况下，在主轴前端安装工件或刀具的基面上所测得的径向跳动、端面跳动和轴向窜动的大小。影响回转精度的因素（1）轴承精度和间隙的影响。（2）主轴、支承座等零件中精度的影响。关键在于精密轴承。2021/7/22主轴轴承高精度滚动轴承液体滑动轴承空气滑动轴承陶瓷轴承磁悬浮轴承（一）、滑动轴承