根據(jù)不同水刀切割機(jī)床上所要求的性能、規(guī)格，包括成本去選擇相應(yīng)的最佳的模塊，即系統(tǒng)和關(guān)鍵部件。那么，超精密機(jī)床的構(gòu)成模塊也應(yīng)該去根據(jù)不同機(jī)床上所要求的性能、規(guī)格，包括成本，必須選擇最佳的模塊，對(duì)于主軸系統(tǒng)，可以使用超精密空氣靜壓軸承主軸，或者通過(guò)零件的超精密化使用超精密滾動(dòng)軸承工作臺(tái)，同樣可以達(dá)到空氣靜壓軸承的精度。對(duì)于直線導(dǎo)軌，有限型v-v滾動(dòng)導(dǎo)軌比較理想。為了進(jìn)一步提高這些模塊的性能，高精度的裝配、研磨、刮研、檢測(cè)等是不可缺少的。
一、典型超精密機(jī)床
超精密加工機(jī)床是超精密加工最重要、最基本的加工設(shè)備。超精密加工對(duì)超精密加工機(jī)床的基本要求如下：
1)高精度。包括高的靜精度和動(dòng)精度。主要的性能指標(biāo)有幾何精度、定位精度和重復(fù)定位精度以及分辨率等。
2)高剛度。包括高的靜剛度和動(dòng)剛度。除車(chē)身剛度外，還要考慮接觸剛度，及由工件、機(jī)床、刀具、夾具所組成的工藝系統(tǒng)剛度。
3)高隱定性，在規(guī)定的工作環(huán)境下和使用過(guò)程中能長(zhǎng)時(shí)間保持精度，具有良好的耐磨性、抗振性等。
4)高自動(dòng)化。為了保證加工質(zhì)量的一致性，減少人為因素影響，采用數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
以下是超精密機(jī)床發(fā)展過(guò)程中些典型的、有代表性的機(jī)床，它們基本代表了超精密加工技術(shù)和超精密機(jī)床的發(fā)展過(guò)程。
1.大型光學(xué)金剛石車(chē)床-LODTM
LODTM由美國(guó)的國(guó)防部高等研究計(jì)劃局（DARPA）投資，LLL的實(shí)驗(yàn)室和空軍的Wright空研究所等等一些單位一起合作并且研制。從1980年3月，歷時(shí)了40個(gè)月，在1983年7月初步制成加工光學(xué)零件的大型光學(xué)金剛石的車(chē)床(LODTM—Large Optical Diamond Tuming Machine )，在1984年正式的研制成功了。這種的機(jī)床可以加工二φl(shuí)625mmx500mm、重1360kg的大型的金屬的反射鏡。在操作人員為減少工件自身的重量產(chǎn)生的變形影響，機(jī)床采用立式結(jié)構(gòu)。LLL實(shí)驗(yàn)室在美國(guó)的能源部的鼓勵(lì)以及支持的情況下，他們開(kāi)發(fā)了DTM-3型大型超精密金剛石車(chē)床。
2.FG-001超精密機(jī)床
德國(guó)的FG-OOI超精密機(jī)床。該機(jī)床有三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸和一個(gè)回轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)皆為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的非球曲面加工。
3.0AGM2500大型超精密機(jī)床
在英國(guó)的Cranfield公司以及SERC Brieish( Science and EnpneennS Research Council)于1991年合作研制成功的OAGM 2500大型的超精密機(jī)床，這種大型的機(jī)床是用于X射線天體望遠(yuǎn)鏡的大型曲面反射鏡的精密磨削和坐標(biāo)測(cè)量，如圖2-6所示。該機(jī)床有- +2500mm的高精度的回轉(zhuǎn)型工作臺(tái)，其最大加工尺寸為2500mmx2500mmx6lOmm。該機(jī)床由精密數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)位置檢測(cè)用分辨力為2.5nm的ZYGO AXIOM雙頻激光測(cè)量系統(tǒng)。機(jī)床的x和y向?qū)к壊捎靡后w靜壓，z向的磨軸頭和測(cè)量頭采用空氣軸承。床身采用型鋼焊接結(jié)構(gòu)，中間的是用人造花崗巖填充，可以保證結(jié)構(gòu)的高剛度、尺寸的高度穩(wěn)定以及很強(qiáng)的振動(dòng)衰減的能力。
4. AHNIO型高效專用車(chē)削、磨削超精密機(jī)床
在日本，所謂的超精密加工技術(shù)和超精密機(jī)床技術(shù)發(fā)展很快，一些領(lǐng)域已超過(guò)美國(guó)。TOYOTA公司生產(chǎn)的AHNIO型高效的專用的超精密車(chē)床圖2-7所示。在機(jī)床主軸由空氣軸承支承，所用的刀架設(shè)計(jì)成為滑板結(jié)構(gòu)，x向移動(dòng)距離應(yīng)該為250mm，z向移動(dòng)距離應(yīng)該為200mm，加工直徑應(yīng)該為lOOmm。由氣動(dòng)透平驅(qū)動(dòng)的砂輪軸轉(zhuǎn)速為100000r/min。采用激光測(cè)量反饋系統(tǒng)，直線移動(dòng)分辨力為0.01μm，定位精度全行程0.03μm。B軸回轉(zhuǎn)分辨力為1.3”。該機(jī)床是一臺(tái)非球曲面加工機(jī)床，用于加工塑料高精度透鏡的金屬模。因模具材料為鋼，需要磨削，故該機(jī)床可用于車(chē)削、銑削、磨削并帶有精密測(cè)量裝置。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，此種機(jī)床有一個(gè)x和y向調(diào)整的刀架及繞B軸轉(zhuǎn)動(dòng)的高精度轉(zhuǎn)臺(tái)，借助著三軸精密數(shù)控，可以加工平面、球面和非球曲面。刀具的切削刃（或砂輪廓形）通過(guò)顯微鏡的放大顯示在屏幕上，而且方便而且易于定位。對(duì)于非球曲面曲率半徑只有幾毫米的塑料透鏡模具，操作人員用指狀砂輪廓削，砂輪軸相對(duì)于工件轉(zhuǎn)成+ 45°，以避免刀具與工件發(fā)生干涉。測(cè)量時(shí)，工件（即金屬模）主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，呈垂直向上狀卷。模具測(cè)量?jī)x的測(cè)針下降到工件，左右移動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，尺寸數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算在屏幕上顯示出來(lái)。這種機(jī)床的加工的模具形狀精度為0.05μm以及表面的粗糙度R0.025μm。
以上是關(guān)于水刀及其他超精密機(jī)床及其關(guān)鍵部件的介紹。
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