超精密加工技術(shù)是 現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ),，是 現(xiàn)代制造科學(xué)的發(fā)展方向。隨著光學(xué),、醫(yī)療,、航空航天和國防工業(yè)等領(lǐng)域需求的不斷提高，由MEMS帶來的基于硅半導(dǎo)體制造工藝的微細(xì)加工技術(shù)已經(jīng)不能滿足加工多種 材料和復(fù)雜3D形狀的要求,，故采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法進(jìn)行微細(xì)制造的研究受到人們 的重視,。
與傳統(tǒng)的加工機(jī)床相比，微小型機(jī)床具有低成本,、高效率及高柔性的特點,，成為開展微細(xì)切削加工研究的重要裝備。近年來,，國內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué),、上海交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等單位相繼開展了微小型機(jī)床方面的研制工作,，但主要以微米級精度的實驗樣機(jī)為主,，難以滿足更高加工精度的需要。為此,，我們 在前期研究的基礎(chǔ)上,，開展了亞微米級精度的微小型機(jī)床的研究。
一,、微小型機(jī)床的組成
為保證亞微米級的精度要求,，對機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制系統(tǒng)設(shè)計均提出了非 常高的要求，主要滿足以下原則：高分辨率的運動控制精度,、高靜/動態(tài)剛度和優(yōu)良的熱穩(wěn)定性,。
研制的三軸聯(lián)動微小型超精密微細(xì)銑削機(jī)床，采用立式龍門結(jié)構(gòu)布局,，機(jī)床總體尺寸為600mmx500mmx700mm,，XYZ三軸的工作行程均為75mm。該機(jī)床由龍門式床身,、高速電主軸,、進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng),、電氣液控制系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)等組成,。
1、床身
機(jī)床床身采用花崗巖材料,。與鑄鐵材料相比較,，花崗巖物理性能穩(wěn)定，具有更好的剛性,、吸振性及熱穩(wěn)定性,，能保證機(jī)床在運行中保持很高的機(jī)械精度和熱穩(wěn)定性,。2、主軸
目前,，微細(xì)銑削加工使用的刀具多為直徑0.1~1mm的硬質(zhì)合金刀具,。為達(dá)到材料去除的切削速度，要求主軸有極高的轉(zhuǎn)速,；同時,，為了滿足亞微米精度的加工，要求主軸的軸向和徑向跳動極小,。通過比較分析,，決定使用英國Loadpoint公司專門為微細(xì)加工而研制的高速電主軸。該主軸采用氣體靜壓軸承支撐,，軸向和徑向跳動均小于0.125μm,，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)120000r/min，可以輕易實現(xiàn)0~120000r/min任意轉(zhuǎn)速的無級調(diào)速,。
3,、進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)
由于機(jī)床要求達(dá)到亞微米級的運動控制精度，故對其進(jìn)給驅(qū)動及運動控制系統(tǒng)提出了非 常高的要求,。傳統(tǒng)的伺服電動機(jī)+滾珠絲杠+滾動導(dǎo)軌的驅(qū)動方式,，由于固有的摩擦、間隙,、死區(qū)等非 線性因素的影響,，系統(tǒng)往往會在亞微米級定位時產(chǎn)生極限環(huán)震蕩，嚴(yán)重影響了機(jī)床運動控制系統(tǒng)的性能,，使得系統(tǒng)無論是 在位置控制還是 在跟蹤精度控制方面均難以滿足亞微米級的設(shè)計要求,。為了避免上述情況的發(fā)生，保證亞微米級的精度要求,，在本臺超精密機(jī)床的設(shè)計中,，嘗試采用了永磁直線電動機(jī)直接驅(qū)動氣體靜壓導(dǎo)軌的進(jìn)給驅(qū)動方式。一方面,，這種 直接驅(qū)動方式減少了驅(qū)動元件數(shù)量,，降低了摩擦，增加了系統(tǒng)的剛性,，保證了機(jī)床具有足夠高的靜/動態(tài)剛度,；但另一方面，該驅(qū)動方式的低摩擦,、低阻尼的特性不容易控制,，給數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計帶來了更大的挑戰(zhàn)。
4,、數(shù)控系統(tǒng)
為實現(xiàn)高精度而設(shè)計的進(jìn)給驅(qū)動方式具有高剛度,、低摩擦,、低阻尼的特性，這給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計提出了更高的要求,。該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)以工控機(jī)作為基礎(chǔ)平臺,，嵌入PMAC高精度多軸運動控制卡作為運動控制器，構(gòu)成開放式數(shù)控系統(tǒng),。由PMAC運動控制卡完成插補,、位置控制等實時性任務(wù),，工控機(jī)作為上位機(jī)實現(xiàn)非 實時性任務(wù),。
5、視頻顯微監(jiān)測系統(tǒng)
由于刀具尺寸及加工工件的特征尺寸一般在微米量級,，為了方便對刀,、測試以及對加工過程的實時檢測，需要集成視頻顯微測量系統(tǒng),。該系統(tǒng)由高放大倍數(shù)的光學(xué)鏡組,、高分辨率的CCD攝像機(jī)、視頻采集卡,、高亮度光源及視頻處理軟件組成,。
鑄鐵平板的安裝調(diào)試
1、使用 鑄鐵平板前,，需要有專業(yè)的工作人員,，對鑄鐵平板進(jìn)行檢測調(diào)試，調(diào)試好后方可使用,。安裝鑄鐵平板時,，要將支撐鑄鐵平板的支架放置在主支撐點處。支撐時應(yīng)保持鑄鐵平板的工作面調(diào)整到水平面內(nèi),。
2,、使用鑄鐵平板時，安放機(jī)械設(shè)備零件應(yīng)該輕拿輕放,，防止機(jī)械設(shè)備零件和鑄鐵平板強烈碰撞,。如果鑄鐵平板表面和機(jī)械零件發(fā)生碰撞，應(yīng)把受到撞擊凹陷或凸起的部分修復(fù)好后再繼續(xù)使用,。
3,、鑄鐵平板應(yīng)保持表面清潔，使用完后應(yīng)及時清理鑄鐵平板表面,，以免平板表面殘留機(jī)械零件掉落的鐵屑,、砂子或-雜質(zhì)。這些鐵屑雜質(zhì)等在潮濕的空氣中容易和鑄鐵平板表面的鑄鐵發(fā)生原電池反應(yīng),，導(dǎo)致鑄鐵平板表面生銹腐蝕,。即使不在潮濕空氣中,，這些雜質(zhì)也容易劃傷鑄鐵平板表面，造成鑄鐵平板精度下降,，因此,，必須及時清理。
4,、使用鑄鐵平板,，應(yīng)盡量保持鑄鐵平板各部分均勻使用，避免局部因為過度使用而磨損,。
5,、安裝機(jī)械設(shè)備零件時，不要在鑄鐵平板上安裝,，更不可以使用榔頭,、鉗子等工具敲打鑄鐵平板。
6,、鑄鐵平板使用完畢,，應(yīng)擦拭干凈，長時間不用,，應(yīng)在鑄鐵平板表面刷涂防銹油,，防止其生銹。
7,、搬運鑄鐵平板應(yīng)小心謹(jǐn)慎,，嚴(yán)格禁止粗暴作業(yè)。
8,、鑄鐵平板應(yīng)放置在干燥通風(fēng)的倉庫進(jìn)行保管,，不可以放置在陰冷潮濕的地方，更不能有水滴在平板的表面上,。
延長鑄鐵平板使用壽命的具體做法：
1,、為了防止鑄鐵平板發(fā)生的變形，在吊裝鑄鐵平板時,，要用四根同樣長度的鋼絲繩同時掛住鑄鐵平板上得四個起重孔,，將鑄鐵平板平穩(wěn)吊裝在運輸工具上。
2,、將支承點墊好,、墊平，保證每個支撐點受力均勻,，保證整個平板平穩(wěn),。
3、安裝時將鑄鐵平板的各個支撐點用調(diào)整墊鐵墊好、墊實,，由專業(yè)技術(shù)人員將平板調(diào)整至合格精度,。
4、使用時要輕拿輕放工件,，不要在上面挪動比較粗糙的工件,，以免對工作面造成磕碰、劃傷等損壞,。
5,、為了防止整體變形，使用完畢后,，要將工件從鑄鐵平板上拿下來,，避免工件長時間重壓造成變形。
6,、不用時要及時將工作面洗凈,，然后涂上一層防銹油,，并用防銹紙蓋上,，用外包裝將鑄鐵平板蓋好，以防止平時不注意造成對工作面的損傷,。
7,、應(yīng)安裝在通風(fēng)、干燥的環(huán)境中,，并遠(yuǎn)離熱源,、有腐蝕的氣體、有腐蝕的液體,。
8,、按國家標(biāo)準(zhǔn)實行定期周檢，檢定周期根據(jù)具體情況可為6-12個月,。
泊頭市精固誠量具機(jī)械有限公司（原泊頭市精固誠量具機(jī)械廠）(http://www.8225588.com)是 鑄造,、機(jī)械加工、大型機(jī)床配套的專業(yè)公司,。公司主要經(jīng)營產(chǎn)品有： 花崗石平臺,、 鉗工平臺、 檢驗平板,、 劃線平板,。自90年開始我廠在非 標(biāo)產(chǎn)品和平板量具的生產(chǎn)制造過程中和全國很多大型企業(yè)進(jìn)行業(yè)務(wù)合作。
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