精密和超精密加工技术第四章）课件.ppt

精密和超精密加工技术 第四章 精密定位、精密对准及精密位移技术 第四章 精密定位、精密对准及精密位移技术 精密定位（≤0.01um）、精密对准（≤±0.01um）、精密位移（0.1-0.001um）是精密加工的基础性技术。 第四章 精密定位、精密对准及精密位移技术 利用电致伸缩效应 4.3.2 微位移机构 利用电致伸缩效应 4.3.2 微位移机构 4.4 精密机床主轴结构特点 弹性元件微位移机构 弹性元件微位移机构 利用弹性变形的磨床微进给装置 最小控制位移： 0.025um 杠杆对应移动量： 2.65mm 4.3.2 微位移机构 利用弹性变形原理的精密微位移机构： 2、用各种杆件的弹性变形 利用弹性变形的刀架微位移机构 ≤0.3um 柔性铰链微位移机构 利用弹性变形的平面磨床微进给装置 分辨能力： ≤0.25um 4.3.2 微位移机构 4.3.2 微位移机构——柔性铰链微位移机构 柔性铰链机构——高精度、高稳定性、无间隙、无外摩擦、 体积小、易制造、成本低 ——比平行弹簧机构更优 ——可一次性制成一体化微位移运动平台 4.3.2 微位移机构 4.3.2 微位移机构——柔性铰链微位移机构 柔性铰链微位移机构 柔性铰链微位移机构 利用压电晶体作动器的微位移机构 4.3.2 微位移机构——压电陶瓷作动器 4.3.2 微位移机构——压电陶瓷作动器 压电陶瓷致动器具有体积小，位移分辨率极高，响应速度快，输出力大，换能效率高，不发热，可采用相对简单的电压控制方式等特点。但其本身固有的一些特性会影响到工作台的定位精度和线性度。压电陶瓷在电场的作用下有两种效应：逆压电效应和电致伸缩效应。在电路中，压电陶瓷具体表现为电容特性。 4.3.2 微位移机构——压电陶瓷作动器 迟滞特性 蠕变特性 4.3.2 微位移机构——压电陶瓷作动器 温度特性 压电陶瓷线膨胀系数比一般的金属材料要小.以某公司的高压陶瓷和低压陶瓷为例：随着温度的变化，其线膨胀系数也会有微小的变化。如下图所示（ LVPZT 为低压陶瓷， HVPZT 为高压陶瓷） 4.3.2 微位移机构——压电陶瓷作动器 压电陶瓷驱动系统 4.3.2 微位移机构——压电陶瓷作动器 4.3.2 微位移机构 压电陶瓷驱动系统 步距： 0.5um 位移速度： 50um/sec 4.3.2 微位移机构 一维柔性铰链微动工作台 4.3.2 微位移机构——一体化微动工作台 二维柔性铰链微动工作台 4.3.2 微位移机构——一体化微动工作台 二维柔性铰链微动工作台 4.3.2 微位移机构——一体化微动工作台 4.3.2 微位移机构——一体化微动工作台 ????本微动工作台所驱动元件为压电陶瓷，具有陶瓷元件的基本特性，通过调节电场大小控制位移。电源精度越高，输出位移精度越高。 二维微动工作台 中国电子科技集团公司第二十六研究所 4.3.2 微位移机构——微动工作台 ? 技术参数 运动自由度???? ??X、Y行程范围X?????? ?≥20μm行程范围Y??????? ≥20μm位移分辨率???? ??±1nm重复定位精度?? ??0.1μm运动方向推/拉力 ?20N最大承载?????? ??10Kg工作电压?????? ??0～200VDC工作温度范围?? ??-20～+80℃外形尺寸（长×宽×高）mm????80×60×30工作台面（长×宽）mm????40×40重量?? ??345g 4.3.2 微位移机构——微动工作台 3 ?外形及安装图 4.3.2 微位移机构——微动工作台 4.3.2 微位移机构——微动工作台 MPT-6JR 系列 (六维集成式工作台) 4.3.2 微位移机构 （哈工大博实公司产品） 4.3.2 微位移机构——微动工作台 4.3.2 微位移机构——微动工作台 ℃ -20 ～ 80 工作温度范围 Hz±20% 1500 固有频率 Kg 5 最大负载 N/μm±20% 50 刚度 nm 20 重复定位精度 nm 2 位移分辨率 mrad±20% 0.5 转角范围 μ m±20% 20 直线运动范围 X Y Z 　θx θy θz 运动自由度 单 位 MPT-6JRI001 主要参数 4.3.2 微位移机构——微动工作台 4.3.2