第四章精密和超精密加工的机床设备ppt课件

1、精细和超精细加工技术华南理工大学陈松茂 讲师第四章第四章 精细和超精细加工的机床设备精细和超精细加工的机床设备4.1 4.1 精细和超精细机床开展概略及典型机床简介精细和超精细机床开展概略及典型机床简介 精细机床是实现精细加工的首要根底条件。美国：50年代首先开展了金刚石刀具的超精细切削技术，并开展了相应的空气轴承主轴的超精细机床；19831984研制胜利大型超精细金刚石车床DTM3型和LODTM大型超精细车床。英国：1991粘研制胜利大型超精细机床OAGM2500。日本：在声、光、图像、办公设备中的小型、超小型电子和光学零件超精细加工技术方面更加先进和具有优势，在中小型超精细机床消费上根本与

2、美国并驾齐驱，甚至超越了美国。欧洲其它国家：如德国、瑞士、法国、意大利等的超精细机床程度也很高。中国：与国外差距很大。70年代末有长足提高，80年代中期出现了具有接近世界程度的超精细机床及部件，如：JCS027超精细车床、JCS031超精细铣床、JCS035超精细车床等。 2空气轴承又称为气浮轴承指的是用气体通常是空气，但也有能够是其它气体作为光滑剂的滑动轴承。空气比油粘滞性小，耐高温，无污染，因此可用于高速机器、仪器及放射性安装中，但其负荷才干比油低。 空气轴承分为三大类：空气静压轴承、空气动压轴承和挤压膜轴承。在普通工业中，空气静压轴承用得较广泛。有轴承内圈和外圈，外圈上有空气的进出口空，

3、内圈上有喷嘴。3美国POMA方案 0.1m外形精度。曾经实现。日本“超超精细机床规划 以纳米级精度为目的提高机床精度。曾经完成。中国开展方案 正在研制加工直径1m以上的立式超精细机床。逐渐减少与国外的差距。4Union Carbide 半球车床 1962年研制。采用空气静压轴承，立式构造。能加工直径100mm的半球，到达尺寸精度正负0.6m，外表粗糙度0.025m。 精细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。回转精度到达0.125m。5美国Moore 车床 1968年研制。由Moore 3型坐标丈量机改造而成。采用卧

4、式空气轴承主轴，三坐标精细数控，消振和防振措施，加强恒温控制等。转速5000r/min，径跳200-500Hz调整运用方便最好是整体构造，无摩擦力微位移构造不要太复杂，便于加工制造74754.6 4.6 机床运动部件位移的激光在线检测系统机床运动部件位移的激光在线检测系统 超精细机床的工件的外形由机床的两坐标z向和x向的精细数控系统来控制工件和刀具的相对位置。精细数控系统如今采用闭环控制，即机床的运动部件的位移用装在机床内部的双频激光干涉测距系统随机准确检测，将数据反响给精细数控系统，保证位移运动的高精度。76美国HP公司消费的HP5501两坐标双频激光干涉丈量系统。主轴箱作z向运动，刀架作x

5、向运动。激光丈量系统的分辨率为0.01微米，大部分激光光路采用封锁。77三路激光位移丈量系统分辨率为0.01m，丈量精度在0.1m787路双频激光检测x和z方向位移分辨率为0.635nm，丈量精度在2nm791、各部件的尺寸稳定性好采用尺寸稳定性好的资料制造机床部件；各部件经过消除应力；2、构造刚度高，变形小构造刚度高、变形量极小，根本不影响加工精度；各接触面和联接面的接触良好，接触刚度高，变形极小。4.7 4.7 机床的稳定性和减振隔振机床的稳定性和减振隔振80问题1：什么样的机床的稳定性好？问题2：怎样减少机床内部的振动？问题3：怎样减少外界振动对机床的影响？81隔振的目的是采用一定的隔振

6、措施，使环境振动不致影响精细设备的正常任务。根据隔振措施的不同，可分为积极隔振和消极隔振两种。隔振措施是针对振源采取的，称为积极隔振；隔振措施是对精细设备采取的，其目的是减小环境振动对精细设备的影响，称为消极隔振。隔振设计的义务是在实际计算及实际的根底上，根据精细设备允许的振动量、程度度要求以及环境振动的大小，选择有效的和经济合理的隔振方案，其中包括确定隔振系统的质量、刚度、尺寸、构外型式及隔振器的资料、型式、刚度、尺寸、数量和规划等。82各运动部件都经过精细动平衡，消灭或减少机床内部的振源。提高机床构造的抗振性。在机床构造的易振动部分，人为的参与阻尼，减小振动。运用振动衰减才干强的资料制造机

7、床的构造件。831、超精细机床应尽量远离振源；LODTM大型超精细车床为防止恒温水的水泵的振动的影响，水泵将恒温水打到水箱中，恒温水靠自重从水箱流到超精细机床的各个部件。2、超精细机床采用单独地基，隔振沟、隔振墙等；LODTM车床除用带隔振沟的地基外，还将机床放置在带隔振墙的房间。3、运用空气隔振垫Moore公司的M18AG车床、Pneumo公司的MSG-325车床、DTM3机床和LODTM车床用空气隔振垫支承，高位支承将使机床的抗振性提高，添加机床的稳定性。844.8 4.8 减少热变形和恒温控制减少热变形和恒温控制问题1：减少机床热变形的措施？问题2：LODTM车床是怎样进展恒温控制的？85尽量减少机床中的热源；采用热膨胀系数小的资料制造机床部件；构造合理化使在同样的温度变化条件下，机床的热变形最小；使机床长期处在热平衡形状，使热变形量成为恒定；运用大量恒温液体浇淋，构成机床附近部分地域小环境的