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纳米超精密加工技术

更新日期:2007-08-19  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理


  进入上世纪90年代以后,超精密铣磨和抛光技术在几个发达国家竞相发展,个别实验室可以达到很高的水平,特别是其中包含的纳米制造技术,受到很大的关注。开发超精密铣磨和纳米抛光制造技术较好的公司及机构有:美国M00RE公司、英国的TAYL0R、德国的ZEISS、LOH、SCHNEIDER、日本的NACHI、TOSHIBA、荷兰的PHILIP等。
  国内有许多单位在从事研究和生产超精密加工设备和仪器,如:北京机床研究所、清华大学、长沙国防科技大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、航天303所等单位。北京机床研究所生产的超精密机床的主轴精度可达到20-50nm,刚度可达到350N/μm;溜板直线性≤0.1μm/200mm;车铣表面加工件表面粗糙度值最好可以小于1nm;运动系统分辨率为纳米级;哈尔滨工业大学研制的超精密机床型号为HCM,主轴精度≤50nm,径向刚度220N/μm,轴向刚度160N/μm,导轨z向(主轴)直线度≤0.2μm/100 mm,X向(刀架)直线度≤0.2μm/100mm,X、Z向垂直度≤1",加工工件精度形面精度(圆度)≤0.1μm。

表2 国外具有代表性的英国TAYL0R公司的系列纳米加工设备

 

 

超精密加工机床的关键部件
  超精密加工机床是超精密加工最重要、最基本的加工设备。超精密加工对超精密机床的基本要求如下:
⑴ 高精度。包括高的静精度和动精度。主要性能指标有几何精度、定位精度和重复定位精度以及分辨率等。
⑵ 高刚度。包括高的静刚度和动刚度。除本身刚度外,还要考虑接触刚度,及由工件、机床、刀具、夹具所组成的工艺系统工程刚度。
⑶ 高稳定性。在规定的工作环境下和使用过程中能长时间保持精度,具有良好的耐磨性、抗振性等。
⑷ 高自动化。为保证加工质量一致性,减少人为因素影响,采用数控系统实现自动化。 字串9


超精密机床的主轴部件
  主轴部件是保证超精密机床加工精度的核心。超精密加工对主轴的要求是极高的回转精度,转动平稳,无振动。目前主要采用液体静压轴承和空气静压轴承,磁悬浮轴承主轴处于研究阶段。
机床总体布局及精密导轨部件
超精密机床主要用于加工反射镜等盘形零件,一般不需要后顶尖,因此在总体布局上比较简单。常见的超精密机床的总体布局有下面几种:
  T形布局;
  十字形布局;
  R-θ布局;

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