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我國超精密數(shù)控機床研發(fā)
日期：2009年11月05 來源：沈陽第一機床廠 關鍵字：數(shù)控機床
我國20世紀80年代初開始超精密數(shù)控機床加工技術的研究，比國外整整落后20年。1995年，前國防科工委在中國航空精密機械研究所建立國內第—個從事超精密數(shù)控機床加工技術研究的重點實驗室。近年來，該項工作開展較好的單位有北京機床研究所、中國航空精密機械研究所、哈爾濱工業(yè)大學、中科院長春光機所應用光學重點實驗室等。
該數(shù)控機床采用氣浮結構，即氣浮主軸和氣浮溜板，并采用超精密光柵做全閉環(huán)反饋，主軸回轉精度30hm，控制系統(tǒng)分辨率5nm，反饋系統(tǒng)分辨率2．5nm，沼板直線性O．15Bra／200mm，定位精度~0．2Bm／400~n，最人加工直徑4~goomm，最大加工長度伽m。此外，該所還研制了超精密光學鏡面銑床SQUARE80／200／300，其中增強型功能有車、銑轉換功能，加工球面及非球回轉曲面，以及納米級運動分辨率接口，實現(xiàn)納米級運動等。2002年3月和2004年7月，該所又分別研制成功超精密球面加工機床SPHER200和SPHER360。其中，SPHERE 360超精密球面加工機床主要用于薄壁內外球面零件及整球球面零件的超精密加工，工件的最大回轉直徑吵360mm，機床主軸精度<0．05gm，工作轉臺(B軸)回轉精度《0．1gm，固定工作臺上安裝4把刀具用于卡盤及工件上定位面的加工，回轉工作臺上安裝回轉刀具用于球面加工。
此外，該數(shù)控機床具有以下結構特點：
(1)主軸及回轉工作臺采用空氣靜壓軸承，主軸可安裝氣動≥盤以及真空吸盤；
(2)床身采用天然花崗石，特殊結構設計保證機床有較好的剛性及減振性能：
(3)從地面到切削加工區(qū)之間，設有多層減振結構，人人提高了機床抵抗外部振動干擾的能力：
(4)整個數(shù)控機床一體化結構，主軸電動機、數(shù)控系統(tǒng)及機床防護全部與床身相連，方便運翰與調試；
(5)固定工作臺與回轉工作臺安裝在同‘溜板上，以保證工件定位面與球面中心距離的恒定，有利于批量生產。圖5—39(b)所示為SPHER360車床的加工區(qū)域照片。
該數(shù)控機床有兩坐標精密數(shù)控系統(tǒng)和兩坐標激光在線測量系統(tǒng)，可以加工非球回轉曲面。圖540(b)所示為哈爾濱工業(yè)人學研制的b口工KDP晶體太平面的超精密銑床。在激光核聚變需求牽引下，美、日、法、中、英、俄等國先后建造了20多臺大型激光裝置。在這些激光裝置中，為了提高核聚變反應效率，都需要使用KDP(KH2P04)晶體的披長變換技術。KDP晶體是一種軟脆材料，硬度非常低，具有很強的吸濕性，溫度急劇變化時容易破裂，因此鏡面加工是非常困難的。美國LLNL實驗室采用負前角的金剛石刀具超精密切削能夠獲得光學表面。而日本學者所作的超精密磨削、研磨、拋光方面的研究，表明KDP晶體表面易殘留雜質或傷痕，得不到較好的光學表面，因此，采用金剛石刀具超精密切削是高精度、高效率地加工KDP晶體的首選工藝。
哈爾濱工業(yè)大學研制的KDP晶體超精密加工數(shù)控機床，足我國的第一臺專用加工機床。該機床酌床身采用低熱膨脹系數(shù)和高尺、j穩(wěn)定性的花崗巖，井采用被動式空氣隔振墊：將KDp晶體通過真空吸盤吸附夾緊在旋轉工作臺上，而工作臺主軸采用空氣軸承，加工中用圓進給代替直線進給，人人提高了KDP晶體的平面度指標。
盡管如此，我國在大尺寸、高精度KDP晶體光學表面的超精密數(shù)控機床加工技術方面，還√÷十分成熟和完善，與美、英、俄、日等國還有明顯的差距。我們必須盡快研制多功能、高效率的專用超精密機床和大型超精密機床，同時深入開展切削加工機理和加工工藝參數(shù)優(yōu)化的琿論和試驗研究。
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