重庆大学精密与特种加工课件第四章要点.ppt

精密和超精密加工技术 周杰 2010年3月 3.1 精密和超精密机床发展概况及典型机床简介 3.2 精密主轴部件 3.3 床身和精密导轨部件 3.4 进给驱动系统 3.5 微量进给装置 3.6 机床运动部件位移的激光在线检测系统 3.7 机床的稳定性和减振隔振 3.8 减少变形和恒温控制 精度指标 ? ◆ 主轴回转精度0.05μm◆ 溜板直线性0.1μm/100mm■ 机床规格 ? ◆ 溜板行程(X×Z)200mm×20mm◆ 加工件表面粗糙度(有色金属)Ra0.003μm◆ 平面度(直径50mm)μm0.1 第4节 进给驱动系统 三、滚珠丝杠副驱动 进给的驱动元件，滚珠在丝杠和螺纹槽内滚动，摩擦力小，且滚珠在螺母内有再循环通道。滚珠丝杠副要求正转和反转没有回程间隙，要求滚珠丝杠和螺母间有一定的预载过盈。精密级和高精密级滚珠丝杠的螺母常做成两段组合。为减小滚珠丝杠的径向圆跳动和轴向跳动对导轨直线运动的影响，采用螺母和工作台柔性连接，即螺母装在柔性的过渡连接块上再和工作台固定。 第4节 进给驱动系统 四、液体静压和空气静压丝杠副驱动 提高进给运动的平稳性。液体静压轴承的间隙大，气体静压轴承的间隙小。 第4节 进给驱动系统 五、摩擦驱动 进一步提高导轨运动的平稳性和精度，优于滚珠丝杠副的驱动。 第5节 微量进给装置 一、对微量进给装置的要求 微量进给装置具有微量移动或微量转动及微量进给等功用。 微量进给机构应满足的要求： 1）精微进给和粗进给应分开； 2）运动部分必须是低摩擦和高稳定度的； 3）末级传动元件必须具有很高的刚度； 4）微量进给机构内部联接必须是可靠联接； 5）工艺性好，容易制造； 6）微量进给机构具有好的动特性； 7）微量进给机构应能实现微量进给的自动控制。 第5节 微量进给装置 二、对微量进给装置的应用 1）实现微量进给； 2）实现超薄切削； 3）在线误差补偿； 4）用于切削加工非轴对称特殊型面。 第5节 微量进给装置 三、机械结构弹性变形微量进给装置 第5节 微量进给装置 四、压电和电致伸缩传感器进给装置 压电和电致伸缩传感器的材料 压电材料可以将压强、振动等迅速转变为电信号，或将电信号转变为振动信号，也就是说压电材料在外电场的作用下可以产生微小变形，同时也可以将微小变形转变为电信号。 由于压电材料对于所加应力能产生可测量的电信号，因此在高智能材料系统中可用做传感器。在机器人上做触觉传感器可感知温度、压力，采用不同模式可以识别边角、棱等几何特征。同时这种材料具有热释电效应，可用作温度传感器。 压电陶瓷是一种具有能量转换功能的陶瓷，在机械力的作用下发生形变时，会引起表面带电。带电强度的大小，可以和施加电场的强度成正比，也可以成反比。因此，能够在各个领域中得到广泛应用。压电陶瓷PZT。 第5节 微量进给装置 电致伸缩传感器的结构和性能 两片成一对，中间通正电，两侧通负电，将很多对陶瓷片叠在一起，正极联在一起，负极联在一起。要提高电致伸缩传感器的动态特性，应减少传感器中的陶瓷片，减少传感器的电容量。 电致伸缩式微量进给装置的结构 第5节 微量进给装置 电致伸缩式微量进给装置的结构 第5节 微量进给装置 第6节 机床运动部件位移的 激光在线检测系统 一、激光在线检测系统的工作原理 超精密机床的工件的形状由机床的两坐标（z向和x向）的精密数控系统来控制工件和刀具的相对位置。精密数控系统现在采用闭环控制，即机床的运动部件的位移用装在机床内部的双频激光干涉测距系统随机精确检测，将数据反馈给精密数控系统，保证位移运动的高精度。 第6节 机床运动部件位移的 激光在线检测系统 二、MSG－325超精密机床的激光检测系统 美国HP公司生产的HP5501两坐标双频激光干涉测量系统。主轴箱作z向运动，刀架作x向运动。激光测量系统的分辨率为0.01微米，大部分激光光路采用封闭。 第6节 机床运动部件位移的 激光在线检测系统 三、三坐标测量机激光位移测量系统 第3节 床身和精密导轨部件 导轨的基本要求 （三）精度保持性（耐磨性）好 1、降低导轨面的压强； 2、良好的防护与润滑； 3、正确选择导轨副的材料和热处理； 4、选择合理的加工方法。 （四）运动的灵敏度 是运动部件从静止到开始移动期间，进给机构刻度盘转过值的大小。刻度值越小，灵敏度越高。 三、导轨分类 第3节 床身和精密导轨部件 按两导轨面间的摩擦性质分类 1）滑动导轨 两导轨面间是滑动摩擦。又可按两导轨面间的摩擦状态的不同 而分为液体或气体静压导轨及流