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超精密平面磨床的技術要點一

超精密平面磨床的技術要點一

一、機床布局型式

机床布局结构型式多种多样,既有“磨头移动式”,也有“立柱移动式”或“十字拖板移动式”。从我们已掌握的高精度平面磨削技术基础上,认为机床结构采用“十字拖板移动式” 适合于超高精度平面磨削机床的研制。因为该结构型式,具有机床结构布局对称性好,热稳定性好;主要运动部件重心低,运动平稳等优点。

二、主軸精密回轉技術

主軸回轉精度是超精密平面磨削的關鍵技術之一,其數值要求在O.1μm以下。

靜壓空氣軸承的主軸部件具有以下優點:剛性高、摩擦力小,溫度變化小等,能在高轉速下工作,回轉精度高,其精度可達到O.1μmO.025μm,徑向和軸向剛度在100300Nμm-1之間、磨損率小(接近于零),壽命長,基本不需耍維修。因而空氣靜壓軸承主軸將是超精密平面磨削的首選。

三、微量進給技術

目前,在精密的平面磨削加工中,其進給通常采用“伺服電機+滾珠絲杆”典型的純機械方式,一般以能實現0.1μm的微量進給爲極限。若要實現超精密平面磨削所需的0.1μm--0.01μm乃至更小的微量進給,傳統的機械方式已不能適用。

目前實現微量進給主要采用以下兩種方式:一是利用壓電陶瓷的位移分辨率高、響應速度快的特點,二是利用材料的熱變形原理實現微量進給。

壓電陶瓷在微量進給機構中的運用比較普遍,已可穩定達到0.01μm的微量進給,因而,在超精密平面磨削加工首選是采用此種方式。

超精密平面磨床研制的初級階段,若能采用對傳統的機械方式進行精化,穩定實現0.1μm的微量進給,也可滿足在大多數超精密平面磨削加工的需要。

四、運動導軌型式

超精密平面磨削是依靠砂輪與工件的相對運動來實現的,它不僅需要砂輪具有超精密的回轉運動,而且也需要工件具有超精密的直線運動,其精度要求應在0.1μm/100mm之內。因而一般常常使用靜壓導軌,利用其運行精度高、無爬行等優點。靜壓導軌又分爲液體靜壓和氣體靜壓兩種。一般來說,液體靜壓導軌剛度大,在具有磨削功能的機床上使用廣泛,但是它的結構相對複雜,由于油的粘性剪切阻力,發熱問題較爲嚴重,熱變形控制相對較難。因而,采用氣體靜壓導軌更爲適用。