精密導(dǎo)軌部件課件

第四節(jié)精密導(dǎo)軌部件2．常用的導(dǎo)軌部件3．床身及導(dǎo)軌的材料4．微量進(jìn)給裝置1．超精密機(jī)床的總體布局超精密機(jī)床主要用于加工反射鏡等盤形零件，一般不需要后頂尖，因此在總體布局上比較簡(jiǎn)單。常見的超精密機(jī)床的總體布局有下面幾種：⑴T形布局⑵十字形布局⑶R-θ

布局⑷立式結(jié)構(gòu)布局2．常用的導(dǎo)軌部件超精密機(jī)床常采用平面導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的液體靜壓導(dǎo)軌和空氣靜壓導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌也有著廣泛的應(yīng)用。常用的超精密機(jī)床導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式有燕尾型、平面型、V—平面型、雙V形等。⑴液體靜壓導(dǎo)軌液體靜壓導(dǎo)軌具有剛度高，承載能力大，直線運(yùn)動(dòng)精度高，且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無爬行現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)。圖2-17a所示為平面型液體靜壓導(dǎo)軌，圖2-17b所示為雙圓柱型液體靜壓導(dǎo)軌。⑵空氣靜壓導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌空氣靜壓導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌可以達(dá)到很高的直線運(yùn)動(dòng)精度，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬行，且摩擦因數(shù)接近于零，不發(fā)熱。①空氣靜壓導(dǎo)軌導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)件的導(dǎo)軌面上下、左右均在靜壓空氣的約束下，因此和氣浮導(dǎo)軌相比有較高的剛度和運(yùn)動(dòng)精度，但比液體靜壓導(dǎo)軌要差一些?？諝忪o壓導(dǎo)軌有多種形式，其中平面形導(dǎo)軌用得較多。常用的靜壓空氣壓力為4×105~6×105Pa，氣壓高于6×105Pa時(shí)容易產(chǎn)生振蕩。②氣浮導(dǎo)軌使用氣浮導(dǎo)軌的必要條件是導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)部件重量很重且壓縮空氣的壓力非常穩(wěn)定。氣浮導(dǎo)軌的剛度較低，且受壓縮空氣壓力波動(dòng)的影響。3．床身及導(dǎo)軌的材料超精密機(jī)床床身結(jié)構(gòu)與所用材料有關(guān)。常用的床身及導(dǎo)軌材料有優(yōu)質(zhì)耐磨鑄鐵、花崗巖、人造花崗巖等。在超精密加工中，為了實(shí)現(xiàn)精確、穩(wěn)定、可靠和快速微位移，精密和超精密微位移機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足以下設(shè)計(jì)要求：①精微進(jìn)給和粗進(jìn)給分開，以提高微位移的精度、分辨力和穩(wěn)定性。②運(yùn)動(dòng)部分必須是低摩擦和高穩(wěn)定度的，以實(shí)現(xiàn)很高的重復(fù)精度。③末級(jí)傳動(dòng)元件必須有很高的剛度，即夾持金剛石刀具處須是高剛度的。④內(nèi)部連接必須可靠，盡量采用整體結(jié)構(gòu)或剛性連接，否則微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)很高的重復(fù)精度。⑤工藝性好，容易制造。⑥具有好的動(dòng)特性，即具有高的頻響。⑦能實(shí)現(xiàn)微進(jìn)給的自動(dòng)控制。⑴壓電和電致伸縮微進(jìn)給裝置電致伸縮微量進(jìn)給裝置的三大關(guān)鍵技術(shù)是電致伸縮傳感器、微量進(jìn)給裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)電源。用電致伸縮傳感器制造微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)微量進(jìn)給，并且具有良好的動(dòng)特性，能夠?qū)崿F(xiàn)高剛度無間隙位移和極精細(xì)的微量位移，分辨力可達(dá)1.0~2.5nm；具有很高的響應(yīng)頻率（響應(yīng)時(shí)間達(dá)100μs），且無空耗電流發(fā)熱問題。常用的電致伸縮材料為壓電陶瓷PZT（PbZnO-PbT陶瓷）等。⑵摩擦驅(qū)動(dòng)裝置摩擦驅(qū)動(dòng)裝置兩個(gè)摩擦輪均由靜壓軸承支承，可以無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)摩擦驅(qū)動(dòng)裝置需要解決以下兩個(gè)結(jié)構(gòu)問題：①摩擦輪直徑問題。即下摩擦輪直徑必須很小，才能滿足驅(qū)動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)速度極慢的要求。②兩個(gè)摩擦輪的支承問題。若都用靜壓軸承支承，則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大難度；若摩擦輪用滾動(dòng)軸承支承，則因滾動(dòng)軸承有摩擦，導(dǎo)致摩擦驅(qū)動(dòng)裝置平穩(wěn)性的降低。第五節(jié)金剛石刀具的結(jié)構(gòu)衡量金剛石刀具質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)：①能否加工出高質(zhì)量的超光滑表面（Ra=0.005μm~0.02μm）；②能否有較長的切削時(shí)間保持刀刃鋒銳（一般要求切削長度數(shù)百千米）。設(shè)計(jì)金剛石刀具時(shí)最主要問題有三個(gè)：修光刃有小圓弧修光刃、直線修光刃和圓弧修光刃之分。國內(nèi)多采用直線修光刃，這種修光刃制造研磨簡(jiǎn)單，但要求對(duì)刀良好。國外標(biāo)準(zhǔn)的金剛石刀具，推薦的修光刃圓弧半徑R=0.5~3mm。采用圓弧修光刃時(shí)，對(duì)刀容易，使用方便。但刀具制造研磨困難，所以價(jià)格也高。金剛石刀具的主偏角一般為30?~90?，以45?主偏角應(yīng)用最為廣泛。幾種不同的刀頭形式如圖2-34所示，但一般不采用圖2-34a所示的形式。⑵前角和后角根據(jù)加工材料不同，金剛石刀具的前角可取0?~5?，后角一般可取5?~6?。因?yàn)榻饎偸癁榇嘈圆牧?，在保證獲得較小的加工表畫粗糙度的前提下，為提高刀刃的強(qiáng)度，應(yīng)采用較大的刀具楔角β，所以宜取較小的刀具前角和后角。但增大金剛石刀具的后角，減少刀具后面和加工表面的摩擦，可減小表面粗糙度值，所以加工球面和非球曲面的圓弧修光刃刀具，常取后角為10?。美國EIContour精密刀具公司的標(biāo)準(zhǔn)金剛石車刀結(jié)構(gòu)如圖2-35所示。該車刀采用圓弧修光刃，修光刃圓弧半徑R=0.5~1.5mm。后角采用10?，刀具前角可根據(jù)加工材料由用戶選定。一種可用于車削鋁合金、銅、黃銅的通用金剛石車刀結(jié)構(gòu)如圖2-36所示。可獲得粗糙度Ra<0.02~0.005μm的表面。二、選擇合適的晶面作為金剛石刀具前、后面

單晶金剛石各向異性。目前國內(nèi)制造金剛石刀具，一般前面和后面都采用（110）晶面或者和（110）晶面相近的面（±3?~5?)。這主要是從金剛石的這兩個(gè)晶面易于研磨加工角度考慮的，而未考慮對(duì)金剛石刀具的使用性能和刀具耐用度的影響。三、金剛石刀具上的金剛石固定方法

⑴機(jī)械夾固將金剛石的底面和加壓面磨平，用壓板加壓固定在小刀頭上。此法需要較大顆粒的金剛石。⑵用粉末冶金法固定將金剛石放在合金粉末中，經(jīng)加壓在真空中燒結(jié)，使金剛行固定在小刀頭內(nèi)。此法可使用較小顆粒的金剛石，較為經(jīng)濟(jì)，因此目前國際上多采用該方法。⑶使用粘結(jié)或釬焊固定使用無機(jī)粘結(jié)劑或其他粘結(jié)劑固定金剛石。粘結(jié)強(qiáng)度有限，金剛石容易脫落。釬焊固定是一種好辦法，但技術(shù)不易掌握。國內(nèi)外的金剛石刀具使用者一般都不自己磨刀，而將金剛石刀具送回原制造廠重