制造自动化技术-超精密数控机床与部件2017年v02-chapter4-2-复习.pdf

精密和超精密机床 发展概况 • 一、开放式系统： • 专用系统的开放 • 软开放：pmac通用计算机 • 开放式体系的发展 • 二、先进数控机床及其关键零部件技术 • 信息化的机床结构、控制技术 • 先进的零部件技术：主轴单元、集成单元 • 先进的伺服控制技术：电机及驱动、伺服 • 三、自动化系统和控制技术 • 1、专用的数控装备系统 • 2、先进的控制与调度技术 • 3、现代数字控制理论 • 4 、智能装备 四、数控编程技术和在线监测技术的发展 要求： 1.系统性、有国内外的调研资料综述-有分析-有总结-提出自己的观点 2、参考文献必须标明 3、近5年的文献资料 characteristics of machine tool controllers The traditional CNC The multi-level hierarchical control architecture (Brien, 1995) architecture (Alique and Haber, 2008) Ultraprecision Machining 精密和超精密机床发展概况 一、发展概况 精密机床是实现精密加工的首要基础条件。 1）美国：50年代首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术，并发展 了相应的空气轴承主轴的超精密机床；1983～1984研制成功大型超 精密金刚石车床DTM－3型和LODTM大型超精密车床。 2 ）英国：1991粘研制成功大型超精密机床OAGM2500。 3）日本：现在在中小型超精密机床生产上已经具有一定的优势，甚 至超过了美国。 4 ）中国：JCS－027超精密车床、JCS－031超精密铣床、JCS－ 035超精密车床等。 精密和超精密机床发展概况及典型 机床简介 二、典型机床简介 Union Carbide 公司 的半球机床 能加工直径100mm的半球，达到尺寸精 度正负0.6 μm，表面粗糙度0.025 μm。 精密空气轴承主轴采用多孔石墨制成 轴衬，径向空气轴承的外套可以调整 自动定心，可提高前后轴承的同心度， 以提高主轴的回转精度。 二、典型机床简介 Moore 车床 由Moore 3型坐标测量机改 造而成。采用卧式主轴， 三坐标精密数控，消振和 防振措施，加强恒温控制等。 M-18AG型超精密非球面车床， 基本结构同Moore 3，采用空 气静压轴承主轴、气浮导轨、 双坐标双频激光测量系统、 优质铸铁床身，有恒温油浇 淋机和空气隔振垫支承。 二、典型机床简介 Pneumo 公司的MSG-325超精密车床 采用T形布局，机床空气主轴的径向圆跳动和轴向 跳动均小于等于0.05 μm。床身溜板用花岗岩制造，导 轨为气浮导轨；机床用滚珠丝杠和分辨率为0.01 μm的 双坐标精密数控系统驱动，用HP5501A双频激光干涉仪 精密检测位移。 美国LLL实验室和Y －12工厂1983年7月研制成功大型超精密金刚石车 床DTM－3型，该机床可加工最大零件直径2100mm、重量4500kg的 激光核聚变用的各种金属反射镜、红外装置用 零件、 大型天体望远镜 等。该机床的加工精度可达到形状误差为28nm，圆度和平面度为 12.5nm，加工表面粗糙度为Ra4.2nm。该机床与该实验室1984年研制 的LODTM大型超精密车床一起仍是现在世界上公认的技术水平最高、 精度最高的车床[2] 。 二、典型机床简介 DTM-3大型超精密车床 采用精密数控伺服方式，控制部分为内装式CNC装置和激光干涉测长 仪，精确测量定位，在 DC伺服机构内装有压电微位移机构，实现纳米级微位移。 二、典型机床简介