超精密加工机床及其新技术发展

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1、国　防　科　技　大　学　学　报第22卷第2期　　JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVol.22No.22000　文章编号:1001-2486(2000)02-0095-06X超精密加工机床及其新技术发展李圣怡,戴一帆,彭小强(国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙　410073)　　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

2、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:AUltra-precisionMachineToolsandDevelopmentoftheLatestTechnologyLIShen-yi,DAIYi-fan,PENGXiao-qiang(CollegeofMechatronicsEngineeringandAutomation,

3、NationalUniv.ofDefenseTechnology,Changsha410073,China)Abstract:Thispaperdescribesultra-precisionmachiningtechnologytogetherwithitsapplicationbackgroundandthelatestdevelopmentofitskeypoints.Theaccuracytargetandthetrendofmodularizationandlowcostaredescribe

4、dindetailfromtheviewofspreadingapplicationofultra-precisionmachiningtechnology.Undertheconsiderationofpromotingtechnologylevel,thelatestachievementsinsomekeytechnologiesarereviewed.Thesekeytechnologiesincludemodularcomponent,actuatingsystem,measurementte

5、chnology,CNCsystemandenvironmentcontrolling.Keywords:ultra-precisionmachining;machinetools;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

6、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0.1Lm形状精度、加工直径为800

7、mm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。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[1]LODTM是迄今为止精度最高的大型超精密机床。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

8、于0.025Lm(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0.013Lm(用氦屏蔽光路的激光干涉仪来测量和反馈控制达X收稿日期:1999-10-28基金项目:国家部委项目资助作者简介:李圣怡(1946),男,教授,博导。96国防科技大学学报2000年第2期到)。主轴溜板运动偏摆小于0.001rad/s(通过两路激光干涉仪测量,压电陶瓷修正来实现)。激光测量系统有单独的花岗岩支架系统不与机床联接,油喷淋冷却系统可将油温