淺析超精密加工機(jī)床現(xiàn)狀及展望

1、淺析超精密加工機(jī)床現(xiàn)狀及展望淺析超精密加工機(jī)床現(xiàn)狀及展望張建鋒學(xué)號：11309017(汕頭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院廣東)摘要：本文主要討論超精密加工以及加工機(jī)床的發(fā)展歷程、國內(nèi)外現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)以及展望。通過對超精密加工機(jī)床的現(xiàn)狀和難點(diǎn)分析，總結(jié)了未來超精密加工機(jī)床的發(fā)展趨勢，并且具體給出了超精密加工機(jī)床的重點(diǎn)需要突破革新的要點(diǎn)和對策。關(guān)鍵字：超精密加工、超精密加工機(jī)床、精度、效率。0前言超精密加工技術(shù)是20世紀(jì)60年代為了適應(yīng)核能、大規(guī)模集

2、成電路、激光和航天等尖端技術(shù)的需要而發(fā)展起來的精度極高的一種加工技術(shù)。超精密加工技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)之一，它與傳統(tǒng)加工在加工方法、加工精度等方面有著本質(zhì)的區(qū)別，是零件加工精度和質(zhì)量的飛躍。超精密加工是世界科技發(fā)展的重要前沿領(lǐng)域，主要包含有超精密制造、超精密檢測、超精密環(huán)境控制及其各類輔助研究分支。大部分儀器系統(tǒng)和設(shè)備都是通過機(jī)床加工出來的，如隱形眼鏡就是用超精密數(shù)控車床加工而成的。目前隱形眼鏡的加工工藝主要有三種：分別是旋轉(zhuǎn)成型工藝、切削

3、成型工藝和模壓成型工藝。計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動器、光盤和復(fù)印機(jī)等高技術(shù)產(chǎn)品的很多精密零件都是用超精密加工手段制成。當(dāng)現(xiàn)有加工設(shè)備不能滿足零件加工要求時(shí)，必然要設(shè)計(jì)新設(shè)備，這就是我們經(jīng)常提起的超精密機(jī)床的研究，而超精密加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中最關(guān)鍵的技術(shù)之一。一個高精密機(jī)床的設(shè)計(jì)不僅僅是機(jī)械部門一個單元能完成的，它受到材料、物理、設(shè)計(jì)和工藝水平等多個環(huán)節(jié)和整個系統(tǒng)的綜合影響。本文主要從超精密加工的起源、內(nèi)涵、影響因素、研究方向和對策等方面來闡述超

4、精密加工機(jī)床結(jié)構(gòu)。1超精密加工相關(guān)知識概述超精密加工目前尚沒有統(tǒng)一的定義，在不同歷史時(shí)期，不同的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的情況下，有不同的理解。通常我們認(rèn)為一定尺寸的被加工零件的尺寸精度和形位精度達(dá)到零點(diǎn)幾微米，表面粗糙度優(yōu)于百分之幾微米的加工技術(shù)為醫(yī)療器械和人造器官等，很多小型和超小型電子和光學(xué)零件的超精密加工技術(shù)方面甚至超過了美國[3]。2超精密加工機(jī)床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2.1國外超精密加工機(jī)床技術(shù)現(xiàn)狀發(fā)展超精密機(jī)床是發(fā)展超精密加工的極重要內(nèi)

5、容，各發(fā)達(dá)國家都發(fā)展了多種超精密機(jī)床。超精密機(jī)床也向著高精度、多功能和高效專用方向發(fā)展。2.1.1美國生產(chǎn)的超精密加工機(jī)床美國是開展超精密加工技術(shù)研究最早的國家，也是迄今處于世界領(lǐng)先地位的國家。早在20世紀(jì)50年代末，由于航天等尖端技術(shù)發(fā)展的需要，美國首先發(fā)展了金剛石刀具的超精密切削技術(shù)，并發(fā)展了相應(yīng)的空氣軸承主軸的超精密機(jī)床。美國Moe公司2000年生產(chǎn)的五軸聯(lián)動500FG超精密機(jī)床不僅可以加工精密回轉(zhuǎn)體非球曲面，還可以加工精密自由曲

6、面。該加床空氣軸承主軸轉(zhuǎn)速20~2000rmin，主軸回轉(zhuǎn)誤差≤0.025μm。液體靜壓導(dǎo)軌由無刷直線電機(jī)驅(qū)動，直線度誤差≤0.025μm300mm，定位精度0.3μm[4]。2.1.2英國生產(chǎn)的超精密加工機(jī)床在超精密加工技術(shù)領(lǐng)域，英國克蘭菲爾德技術(shù)學(xué)院所屬的克蘭菲爾德精密工程研究所(簡稱CUPE)享有較高聲譽(yù)，他是當(dāng)今世界精密工程研究中心之一，是英國超精密加工技術(shù)水平的獨(dú)特代表。英國Cranfield精加工中心于1991年研制成功的O