微细切削加工技术(下)- .pdf

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1、微细切削加工技术(下)中国航空精密机械研究所(北京100076)荣烈润3．微细切削加工的主要方法及应用速；径向圆跳动1m以内；装夹工件直径0．3mm；、(1)微细车削在微细车削加工时，由于卧式车床y、z轴的进给分辨率为4nm。无法达到高精度要求，所以常针对微细车削研制微细车1Ol】削机床。常采用金刚石车刀，它既能保证得到极小的表1213面粗糙度值和极高的加工精度，又有很高的寿命(可达14数十万米)。微细切削时，切削速度不受刀具寿命的制约，常根据所用机床的动态特性及切削系统的动态特性图1长约200ram的微细车削系统选取，即选择振动最小的转速(切削速度)。在加工时1．微细车床2．光学显微系统3．

2、操作者4．控制单元都采用很小的进给量，并且刀具带修光刃。对有修光刃5．进给工作台6．主轴承7．微型夹头8．金刚石车刀金刚石车刀，加工时要JE}j显微镜精确对刀，使修光刃与9．刀架t0．X—l轴步进电动机11刀具测力器进给方向一致。l2．联轴器13．直流电动机14．Z轴步进电动机1996年，日本通产省工业技术院开发了世界上第一借用STM(扫描隧道显微镜)的金刚石探针头作为台微型化机床——微型车床：长32ram、宽25ram、高微细车削的刀具头，三角棱锥形金刚石颗粒的刀头装在30．5ram，重量约100g，主轴电动机额定功率1．5W，转直径为0．25ram的刀杆上。该机床可加工不同形状的回速100

3、00r／min。切削试验中的功率消耗仅为卧式车床的转体零件(0．3mm直径的黄铜丝毛坯，用单晶金刚石刀1／500，该机床用于切削黄铜。具加【)，可加工微细轴、微细丝杠、阶梯轮廓面，还1999年，日本金泽大学研制了一套长约200mm的可车削端面、切槽、镗孔等。微细切削系统。它由微细车床、控制单元、光学显微装微细切削加工机床并非因机床的尺寸越小，可加工置及监视器组成，如图1所示。机床的主要性能参数如的工件尺寸就越小，精度就越高。微细车床的发展趋势下：主轴功率0．5W；转速3000～15000r／min，连续变一方面是微型化及智能化，另～方面是提高系统的刚度加工后关键尺寸滑轨内圆弧轮廓度0．12ra

4、m及滑动圆弧槽腔端头槽口收口问题，尺寸70一。mm加工难控槽宽20H8的测量情况：经过测量机取点测量后，滑轨制问题等，从第一架份到第六架份，产品的超差数量逐内圆弧面实际尺寸与理论尺寸偏差跳动量±0．06ram以渐递减，目前达到10％，同时我们正在实施进一步的过内，基本符合要求。滑动槽宽实际尺寸2O～20．10ram，程中的细节研究，并寻求钛合金的高效加工方法，相信收口量0．10ram．符合零件公差。加工完之后再到后续经过我们钛合金滑轨团队的共同努力，钛合金滑轨的制的喷丸和火焰喷涂碳化物处理，完成产品生产。造技术会更加成熟、可靠、高效。也希望通过ARJ21钛5．结语滑轨的研制为今后飞机钛合金滑轨

5、的应用奠定坚实的基截至2009年5月底，ARJ21钛滑轨已完成了l3架础。MW份的加工。在研制批加工过程中出现了一些问题，例如(收稿日期：20101024)蛋2077年第3期参磊工。冷加工wwwmeta／working7950com和强度，以便于加工硬度较大、强度较高的材料，如超线检测元件本身的误差对反馈的影响。螺距误差补偿值高强度镍钢、工具钢和陶瓷等。超高强度镍钢可用金刚用0．3nm分辨率的激光干涉仪测出。石车刀车削出最佳的形状精度和表面质量。(2)微细铣削铣削在传统的机械加工中是最常用的加工方法之一。据国外资料报道，微细铣削加工技术在微机械的微结构制作及材料去除加工中，已经表现出极强的发展

6、潜力，尤其是在复杂微型三维结构的加工中，可以获得较高的加工效率及表面质量，微细铣削加工方法更具有独特的优势。它是对光刻、半导体平面硅工艺及LIGA(电镀和铸塑工艺)技术等微细三维加工工艺的一种补充，特别是当加工比较大的复杂结构图2微型超精度加工中心(>101xm)时，微细铣削加工更为有效。1．X导轨2．B轴回转T作台3．空气涡轮主轴4．刀具在微细铣削中，微细铣刀的制作技术是微细铣削的5．C轴回转¨l作台6．工件7．Z导轨8．空气油减振器难点之一。采用聚焦离子束加工技术制作微细铣刀被认为了降低伺服系统的摩擦，对导轨、丝杠螺母副以为是一种可行的方法。美国Sandia国家实验室已用此方及丝杠和伺服电

7、动机转子的推力轴承、径向轴承均采用法加工出2刃、4刃和6刃的微细铣刀。但用聚焦离子空气静压支承结构。用空气冷却伺服电动机的转子和定束制作端铣头，所用设备及工艺都比较复杂。用WEDG子，使运行时由热引起的温升控制在0．1以下。(线电极电火花磨削)技术结合主轴旋转及轴向进给的瑞士制造的Willeminw—l30型三坐标数控铣钻中计算机数字控制，可以加工出螺旋齿微细铣刀，铣头直心，装有德国Heidenh