《台式超精密车床关键技术研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《台式超精密车床关键技术研究（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘 要受高技术发展的牵引，超精密加工的精度和尺寸微小程度越来越高。目 前，工业中的小型高精度零件都是在大型超精密机床上加工的，加工成本很 高，所以提高小型零件加工精度和降低其加工成本是目前需要解决的问题。 本文针对此问题，提出了台式超精密机床的概念。台式超精密车床不仅成本 低、易于控制加工环境，性能在某些方面也有提高，能降低小型高精度零件 的成本和提高其加工精度。本文首先根据加工工件形状、尺寸、精度、材料特性等实际使用要求， 对台式超精密车床进行了功能规划和总体性能分析。重点分析了本机床的目 标精度，并对各关键部件进行了选型和精度设计。超精密加工机床的主轴回转精度
2、直接影响到工件的加工精度，是超精密 加工机床中最重要的一个部件，通过机床主轴的精度和特性可以评价机床本 身的精度，故在本文中讨论了主轴主要参数的设计。直线导轨、微进给装置都是保证零件和刀具之间产生严格相对运动的超 精密运动部件， 它们的精度和成本直接决定了超精密加工机床的精度和成本。 本文对这些部件的具体实施方案都进行了详细阐述。环境振动会引起切削刀具与被加工零件间的相对振动位移，影响被加工 零件的精度和表面质量。因此本文对台式超精密车床的隔振系统进行了计算和分析。关键词 超精密加工;微进给装置;隔振系统;空气静压导轨一 r 一哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Ab s t r a c tH i
3、g h e r a c c u r a c y a n d d i m e n s i o n m i c r o d e g r e e o f u l t r a - p r e c i s i o n i s r e q u i r e d w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f h i g h t e c h n o l o g y . T h e m a c h i n i n g o f m i n i a t u r e a n d h i g h p r e c i s i o n w o r k p i e c e i s a c h
4、i e v e d i n t h e l a r g e p r e c i s i o n m a c h in e c u r r e n t l y , a n d t h e c o s t o f m a c h i n i n g i s h i g h . S o i m p r o v i n g t h e m a c h i n i n g a c c u r a c y a n d r e d u c i n g t h e m a c h i n i n g c o s t o f m i n i a t u r e i s t h e p r o b l e m t
5、 h a t w e n e e d t o s o l v e . A i m i n g a t t h e p r o b l e m , t h e c o n c e p t o f b e n c h - t y p e u l t r a - p r e c i s i o n m a c h i n e t o o l i s b r o u g h t u p i n t h i s t h e s i s . B e n c h - t y p e u l t r a - p r e c i s i o n m a c h i n e t o o l n o t o n l
6、 y h a s l o w e r c o s t a n d e a s i l y c o n t r o l l e d m a c h i n i n g e n v i r o n m e n t s , b u t a l s o h a s t h e i m p r o v e m e n t o f s o m ec a p a b i l i t y . T h u s , i t m e e t s o u r n e e d .A c c o r d i n g t o t h e s h a p e , d i m e n s i o n , a c c u r a
7、 c y a n d ma t e r i a l c h a r a c t e r i s t i c o f w o r k p i e c e s , d e s i g n s t h e f u n c t i o n l a y o u t a n d a n a l y s e s t h e c o l l e c t i v i t y c a p a b i l i t y o f t h e b e n c h - t y p e u l t r a - p r e c i s i o n m a c h i n e t o o l f i r s t l y . T
8、h e o b j e c t a c c u r a c y o f t h e t o o l i s a n a l y z e d e m p h a t i c a l l y , a n d t h e t y p e s a n d a c c u r a c y o f k e y c o m p o n e n t s a r ec h o s e n .T h e m a c h i n i n g a c c u r a c y o f w o r k p i e c e i s i n fl u e n c e d b y t h e r e v o l v i n g
9、 a c c u r a c y o f t h e s p i n d l e a n d t h e s p i n d l e i s a k e y c o m p o n e n t . T h e a c c u r a c y o f t h e m a c h i n e t o o l c a n b e e v a l u a t e d b y t h e a c c u r a c y o f t h e s p i n d l e . S o t h e d e s i g n o f m a i n p a r a m e t e r s o f s p i n d
10、 l e i s d i s c u s s e d .L i n e a r g u i d e a n d m i c r o - d r i v e r t a b l e a r e p r e c i s i o n m o t i o n c o m p o n e n t s t h a t e n s u r e r e s t r i c t r e l a t i v e m o t i o n b e t w e e n t h e w o r k p i e c e a n d t h e t o o l . T h e c o s t a n d a c c u r
11、a c y o f t h e m i n fl u e n c e t h e c o s t a n d a c c u r a c y o f m a c h i n e t o o l d ir e c t l y . T h e i r p r a c t i c a l s o l u t i o n i s e x p a t i a t e d i n d e t a i l .E n v i r o n m e n t v i b r a t i o n w i l l c a u s e v i b r a t i o n d i s p l a c e m e n t b
12、 e t w e e n t h e w o r k p i e c e a n d t h e t o o l , i n fl u e n c i n g t h e a c c u r a c y a n d s u r f a c e q u a l i t y o f w o r k p i e c e . S o t h e i s o l a t i o n s y s t e m o f t h e u l t r a - p r e c i s i o n m a c h i n e t o o l i s s o l v e d a n d a n a l y z e d
13、.K e y w o r d s u l t r a - p r e c i s i o n m a c h i n e , m i c r o - f e e d i n g m e c h a n i s m , i s o l a t i o n s y s t e m ,a e r o s t a t i c g u i d e w a y一 1 1 一哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第 1 章 绪论1 . 1课题提出的背景和意义本课题得到了奖励计划的资助。超精密加工技术是适应现代高技术需要而发展起来的先进制造技术，是 尖端技术产品开发中不可缺少的关键技术，它综合应用了机械技术发展的新
14、成果以及现代电子、传感技术、光学和计算机等高新技术，是高科技领域中 的基础技术，不管是在军用工业，还是在国民经济的建设中都有及其广泛的 应用前景【 1 ,2 1 。 如决定导弹制导精度和命中率的精密陀螺、 激光核聚变用的激 光反射镜、大规模集成电路用的硅片、计算机硬盘及侦察卫星上用的光学望 远系统等均需要超精密加工。同时，超精密加工技术作为现代高科技的基础 技术和重要的组成部分，它又推动着半导体技术、光电技术、材料科学及测 量技术等相关技术领域的发展3 1 。因 此， 超精密加工技术己 成为国防工业研 制现代化武器装备的关键技术，是一个国家科学技术的重要支撑技术，它也 是衡量一个国家科学技术水
15、平的 重要标志 。在超精密加工技术的研究和发展过程中，超精密机床起了决定性作用。 它是 实现超精密切削的首要条件，是实现先进制造技术的重要基础装备，是 超精 密加工的重要体现【 1 ,2 1 。 因此， 超精密 机床的 研究是超精密加工技术领域 的一 个重要课题，它不仅为高精度零件的加工提供了一个新的手段，而且是 超精密加工设备的核心部分，将是未来车间的主要加工设备。我国超精密加 工技术的研究起步较晚，与国外先进水平相比存在很大差距，许多高精度零 件仍然靠技师的手工工艺加工，废品率高，而且有时不得不进口价格昂贵的 超精密机床，有的国家甚至对我国禁运。因此提高我国的超精密加工技术， 研制自己的超
16、精密机床成了当务之急阴 。大型超精密加工机床成本高， 对环境要求高。在工业中， 许多高精度的 零件也具有较小的尺寸，因而采用小型台式超精密加工机床能够满足加工需 求， 并且台式超精密加工机床的制造难度和成本都不高于大型超精密机床f s l 由于机床的尺寸小，机床的某些性能得到了 提高，如台式机床自 身的自 然频 率远高于大型机床，外界环境如温度变化、地基振动等对机床的影响就相对 降低。台式超精密加工机床还有利于组成桌面自 动化车间，对于小型零件加一 t -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文工更容易监控和保证产品质量。另外，台式超精密金刚石机床与以往的大型 超精密机床相比，其制造费用、占地空间有明显的降低。所以，台式超精密 金刚石机床的研制对降低超精密零件的加工成本有着重要意义。综上所述，台式超精密金刚石车床的研究对提高我国的超精密加工技术 和超精密机床的研制有重要的理论意义和广阔的应用前景。本课题的目的就 是探索台式超精密加工车床的设计理论及方法，并将该理论及方法应用于实 践中以检验其正确性。实验室条件下的台式超精密加工车床的研制，也为超 精密加工设备走出实验室进入制造业
