微纳米测量机工作台的结构及性能分析.pdfVIP

第 l1期 组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 NO．11 2012年 l1月 M odularM achineTool＆ AutomaticM anufacturingTechnique NOV．2012 文章编号 ：1001—2265(2012)11—0032—03 微纳米测量机工作台的结构及性能分析 陈 贺 ，陈晓怀 (合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，合肥 230009) 摘要 ：对微纳米测量机新型工作台进行 了结构及静、动态性 能分析 。比较 了不 同结构的 、l，工作 台 的静态变形和刚度；对三维工作台进行 了模态和谐响应分析 ，得到振动频率和振动位移。分析表明： 合理的结构设计能够减小工作 台的变形量，增加工作台的稳定性 ；工作 台受驱动不会产生共振 ，动态 性 能满足要求 。 关键词 ：微纳米测量机；三维工作台；性能分析 ；结构变形 中图分类号 ：TH121；TP273 文献标识码 ：A TheStructureand PerformanceAnalysisofM acro—nanoCMM Stage CHEN He，CHEN Xiao—huai (SchoolofInstrumentScienceandOpto—electronicEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei 230009，China) Abstract：Analysisthe structure static and dynamic performance ofanew macro-nano CMM stage． ComparestaticdeformationandstiffnessofdifferentstructureofX and Y stage；obtained vibration fre— quency anddisplacementbythemodalandharmonicanalysison the3D stage．Theanalysisshowsthat reasonablesturcturedesigncanreducedeformationoftheworkbench，andcanincreasethestabilityofthe workbench；thestagecannotproduceresonance，thedynamicperformancemeethterequirements． Keywords：macro·nanoCMM ；3D stage；perfomr anceanalysis；structuredeformation 共点并与测量面重合 ；测头中心位于三光束交点上 ， 0 引言 通过 z台上下移动实现三面共面 。为了减小工作台 由于精密加工技术 的发展 ，尤其是半导体制造 的变形量，增加机构的稳定性 ，工作 台采用 了力平 业、电子加工工业和材料工业 的发展，对微纳米级的 衡、热平衡的对称结构 。 测量要求愈来愈高 ¨ 。研制微纳米级 的测量机在 台的尺寸为 200mmX200mmX20mm，Y台的 精密测量领域受到了重视 。 尺寸为 300mmX200mmx15mm，为了分析方便 ，在 微纳米三维工作 台是微纳米测量机的重要组成 建模时简化了对分析结果没有影响的结构 。在有限 部分 ，工作台的静态特性和动态特性对测量机的 元分析软件 ANSYS中，工作台的建模如图 1。 测量稳定性 、重 复性和测量精度有重要影 响。工作 Z台 台要求有较 小的静态变形保证重复测量的稳定性； 也