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 文章编号

:

1001

2

2486

(

2000

)

02

2

0095

2

06

超精密加工机床及其新技术发展

Ξ

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

:

TH

161,

TH

2

39

文献标识码

:

A

Ultra

-

prec

ision

M

ach

i

ne

Tools

and

D

evelop

m

en

t

of

the

La

test

Technology

L

I

Shen

2

yi

,

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I

Y

i

2

fan

,

PEN

G

X

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2

qiang

(

Co

llege

of

M

echatronics

Engineering

and

A

utom

ati

on

,

N

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U

niv

.

of

D

efense

T

echno

logy

,

Changsha

410073,

Ch

ina

)

Abstract

:

T

h

is

paper

describes

ultra

2

p

recisi

on

m

ach

ining

techno

logy

together

w

ith

its

app

licati

on

background

and

the

latest

developm

ent

of

its

key

po

ints

.

T

he

accuracy

target

and

the

trend

of

modularizati

on

and

low

co

st

are

described

in

detail

from

the

view

of

sp

reading

app

licati

on

of

ultra

2

p

recisi

on

m

ach

ining

techno

logy

.

U

nder

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considerati

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techno

logy

level

,

the

latest

ach

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ents

in

som

e

key

techno

logies

are

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ed

.

T

hese

key

techno

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include

modular

component

,

actuating

system

,

m

easurem

ent

techno

logy

,

CN

C

system

and

environm

ent

contro

lling

.

Key

words

:

ultra

2

p

recisi

on

m

ach

ining

;

m

ach

ine

too

ls

;

ultra

2

p

recisi

on

num

eric

contro

l

;

erro

r

m

easurem

ent

1

 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

U

n

i

on

Carb

ide

公司

、

M

oo

re

公司和美国空军兵器研究所等制定了一个以

0

.

1

Λ

m

形

状精度

、

加工直径为

800

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

POM

A

(

Po

in

t

O

neM

icrom

eter

A

ccu

racy

)

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

LOD

TM

是迄今为止精度最高的大型超精密机床

[

1

]

。

该机床可加工直径为

2

.

1

m

、

重

4

.

5

t

的工件

。

采用

高压液体静压导轨在

1

.

07

m

×

1

.

12

m

范围内直线度误差小于

0

.

025

Λ

m

(

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

.

013

Λ

m

(

用氦屏蔽光路的激光干涉仪来测量和反馈控制达

                国 防 科 技 大 学 学 报

第

22

卷

第

2

期  

JOU

RNAL

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