日本在超精密加工机床上应用空气轴承的现况

本文介绍了作者于1982年11月,参加我所考察超精密加工技术的代表团去日本,了解到的日本在超精密加工机床上应用空气轴承和气浮导轨的情况.本文谈到日本和美国有关的公司认识到空气轴承的有些性能优于液体静压轴承,则在超精密加工机床上采用了空气轴承,收到了良好的效果.我们看到东芝机械株式会社制造的UFC—200P型超精密加工机床,就是采用了空气轴承.在此机床上,经过用金刚石进行超精密切削加工得到的激光镜的精度已达到0.06μm的平面度和0.01μm的表面光洁度.采用空气轴承的超精密加工机床,其精度高、刚度也足够、附加设备少、使用方便、造价低,所以很受欢迎.东芝机械株式会社生产有各种类形不同尺寸的空气轴承作为商品在出售,日立精机株式会社也制造了采用空气轴承的超精密切削机床,用于切削电子计算机磁盘.还有不二越株式会社和日本精工株式会社也有空气轴承主轴和导轨的产品.我们看到,日本几个单位用空气轴承的超精密加工机床加工出来的部件的精度和表面光洁度都很高.日本在这方面虽然比美国起步的晚,但由于急起直追,可以说日本在这方面的水平已赶上美国的水平,这并不过份.     

超精密加工领域科学技术发展研究

超精密加工是获得高形状精度、表面精度和表面完整性的必要手段.随着对产品质量和多样化的要求日益提高,对超精密加工提出更多、更高的要求.超精密加工技术已成为包含当代最新科技成果的一个复杂系统工程.介绍各种超精密加工技术的内涵、应用范围、国内外研究现状、发展过程与趋势以及未来应研究开发的重要科学技术问题.从加工精度、加工质量和加工效率角度对先进的具有代表性的超精密加工机床、超精密切削、超精密磨削和超精密抛光技术进行重点评述和比较.分析我国在超精密加工领域中存在的主要问题以及与国外先进技术的差距,对超精密加工的技术发展趋势进行预测,提出我国本领域基础研究、技术及产业发展策略与对策.     

超精密加工技术及其发展方向--访西安交通大学副校长、精密工程研究所所长蒋庄德教授

20世纪60年代,由于航天等尖端技术发展的需要,美国首先开发出称为“SPDT”（Single Point Diamond Turning）的单点金刚石刀具的超精密切削技术,成功切削出电解铜金属镜面,并研制出相应的空气轴承主轴的超精密机床,专门用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面非球面大型零件等.超精密加工技术经过数十年的发展和演变,日趋成熟,不论是金刚石工具、超精密机床,还是超精密加工工艺都已形成了一整套完整的超精密制造技术系统.     

高精密微细切削加工机床的研制

微细切削技术的发展离不开微小型化机床设计和制造技术的发展,然而微细切削加工的高精度对微细切削机床的性能和设计提出了更高的要求。因此,针对微细切削机床设计和研制的特点,自主研发了一台微小型切削加工机床,该机床可应用于微细车削、刨削、飞切等加工方式。其设计理念是,利用大理石气浮导轨结合精密直线电机技术,提高机床的精度和加工稳定性。     

超精密加工技术的发展状况

根据当前国内外超精密加工机床的发展状况,分析了影响超精密机床加工精度的各种因素,简要地介绍了温度、振动、洁净度等加工环境因素对超精密加工精度的影响,以及提高超精密加工精度应采取的措施。     

超精密加工的加工系统与准则

在《超精密切削磨削和蚀除加工》一文(见本刊1985年第6期)中,已就超精密加工的定义、方法和特点进行过论述,现对它的加工系统与加工准则进行探讨。一、加工系统 1.设备与工艺装备超精密加工,不论切削、磨削或蚀除,在设备上除有特殊部分外(如离子束加工,要有离子源和真空系统),都要有机床本体,以安装工件和工具以及传递运动等,因此对超精密加工机床的一般要求如下。     

辊筒模具超精密机床系统设计与工艺

为了提高国内大尺寸光学微结构薄膜的光学级模具制造水平,打破国外在辊筒模具超精密加工装备的垄断,完成了国内首台套大尺寸光学微结构辊筒模具超精密机床的设计、集成以及典型微结构工艺的研究工作。首先,根据辊筒模具表面微结构加工工艺的特点,分析了辊筒模具超精密机床的关键技术并完成了机床结构与运动控制系统设计。在机床系统集成后,完成了运动控制系统的调试。直线轴执行阶梯运动完成了直线轴运动分辨率的测试。其次,通过准直仪和激光干涉仪完成了机床关键轴系的直线度及定位精度的测试和补偿。最后,采用多步切削法切削实验,以降低毛刺高度为目标,完成了V槽阵列的加工工艺参数优化。经测试,该超精密加工机床的直线运动分辨可达到5nm,直线轴的双向定位精度均优于1μm/1 100mm;采用多步切削法加工V槽阵列,最后一次切削深度建议在1~2μm,可以获得合格的V槽阵列。     

超精密切削加工用的金刚石刀具

超精密切削加工技术是适应尖端技术的需要,而于60年代发展起来的一种机械制造新工艺,它综合了近代的先进技术和工艺,在20多年内,使机械加工精度提高了1～2个数量级,从50年代末的微米级提高到今天的几十毫微米级(即从微米提高到0.01微米)。美国Pneumo Precision公司研制的超精密金刚石切削加工机床,可加工最大外径为350mm,最大端面尺寸为560mm,采用空气轴承的主轴转速最高达     

空气静压轴承在精密磨削和超精密加工方面的应用

精密磨削和超精密加工中所使用机床的主轴部件和机床导轨近年来有了很大的发展,在六十年代主要是采用液体静压轴承和静压导轨,而七十年代国外研制高精度空气静压轴承和空气静压导轨,取得了很大的进展。美国气动精密(Pneumo Precision)公司、Du Pout公司和埃克塞罗(Ex-Cell-O)公司等将高精度空气静压支承用于超精密加工的主轴部件和导轨。美国气动精密公司已经成系列地生产MSG超精密机床,包括金刚石砂轮磨削、金刚石车削、铣平面与镗孔、金刚石飞刀切削等各种机床。机床主轴和导轨全部采用空气静压     

加速发展我国的精密和超精密加工技术

精密和超精密加工技术是机械制造最主要的发展方向之一。本文介绍了精密和超精密加工技术的最新发展情况,如金刚石超精密切削、精密磨削和研磨、精密和超精密机床、精密加工中的检测和误差补偿、精加工的环境条件等。最后提出对我国发展精密和超精密加工技术的一些意见。     

光学量测方法在机床上的应用

在机器和仪器制造中,光学量测方法在目前主要是用来检验精密零件或成品。但是,随着对制造精度要求的提高,单纯经验加工后的零件是不够的,需要在制造工艺过程中,特别是在金属切削机床上,直接采用精密的光学量测方法来保证加工的精度。这无疑的是精密制造的一个发展方向。 近年来,在国外技术书刊里发表了很多这方面的资料[1][2][3]。有些工厂已经生产了一些带有光学量测仪器的机床。有些光学仪器工厂生产了一些专门用在机床上的光学量测仪器。还有不少实例表明,在普通的机床上增加了光学量测仪器之后,能显著地提高加工精度和劳动生产率。 木丈…     

微量切削时切削力的变化规律

对于一般切削加工中,切削力的变化规律已有不少文章进行了论述,然而在微量切削领域迄今对这方面的研究甚少。当今精密及超精密加工在航空、航天、宇航以及民用工业产品中广泛应用的时代。经常要遇到设计及使用精密机床、刀具、夹具等问题,但是由于对微量切削时切削力的变化规律     

金属加工机械制造业关键技术分析——超精密加工技术

１．技术概要机械制造技术在提高精度方面，从精密加工发展到超精密加工，其精度从微米级提高到亚微米级，乃至纳米级。就目前的加工技术而言，超精密加工技术是为了获得零件加工的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度均优于亚微米级的综合技术措施，并向纳米级加工发展。纳米级加工是指零件加工的尺寸精度、形状精度和表面粗糙均为纳米级（＜１０nm，即＜０．０１μm）。超精密加工主要包括超精密切削（车、铣）、超精密磨削、超精密研磨（机械研磨、机械化学研磨、研抛、非接触式浮动研磨、弹性发射加工等）以及超精密特种加工（电子束、离子…     

超精密加工技术研究现状及发展趋势

超精密加工是多种技术综合的一种加工技术,是获得高形状精度、表面精度和表面完整性的必要手段。根据当前国内外超精密加工技术的发展状况,对超精密切削、磨削、研磨以及超精密特种加工及复合加工技术进行综述,简单地对超精密加工的发展趋势进行预测。     

超精密微小型复合加工机床精度稳定性研究现状

针对超精密微小型复合加工机床的精度时变性和非线性变动问题,综述了超精密机床结构设计、超精密加工精度稳定性、热因素对超精密加工精度影响、结构蠕变引起精度变动4个典型方面的研究状况,提出超精密微小型复合加工机床的精度稳定性主要受到力、热、环境变动所引起的结构亚微米级精度的时空变化,并且这些变化的影响机理、变动规律属于非线性特征,因此,超精密复合加工精度稳定性的实现必须解决这些问题。     

精密加工技术及装备在各行业的应用

正科学技术的发展对切削加工提出了越来越高的要求,各行业对加工效率、加工精度和表面质量的要求越来越高。目前,精密、超精密技术及装备在我国的应用已不再局限于国防尖端和航空航天等少数部门,它已扩展到了国民经济的许多领域,应用规模也有较大增长。汽车、电子以及重型装备等行业,现都需要精密、超精密加工技术及设备,作为其迅速发展的支撑条件。     

超精密切削加工技术的现状与发展

超精密加工技术是六十年代初期,随着航空、航天及计算机特别是军事工程的不断发展而逐步形成的。现代工业产品对零件精度要求极高,有的已达到微米或亚微米级,只能依靠超精密加工技术来实现。超精密切削加工是超精密加工技术的一个重要分支,它     

超声振动车削中的几个问题

超声振动车削是作为一种新的精密切削方法而提出来的。它较好地解决了普通切削中存在的切削阻力大、切削温度高、工件变形大、切削中的自激振动等要害问题,为精密车削和超精密车削提供了一种新的途径。这种切削方法的主要着眼点不是放在提高机床的刚性和精度上,而是放在由超声能所产生的脉冲切削力上。因此它有一套不同于普通切削的新的切削理论和切削方法。超声振动切削在国外一些发达的工业国,例如美、日、苏,都不同程度地用于生产,并取得了较好的技术经济效益。在我国这种精密切削方法也逐渐     

热误差补偿功能在机床领域的应用

随着机床零部件的精度越来越高以及数控系统控制的高速发展,使得几何误差对机床整体的精度影响越来越小。而现代加工机床的加工特点,长时间的处于高速切削和快速进给的状态下连续运转,由于机床运动部件产生摩擦热、切削热以及外部热源等会引起系统的热变形,造成机床床身和主轴丝杠等主要部件的快速升温,且受热不均匀,产生由于温度的变化导致的精度误差,在精密及超精密加工中,热误差的影响非常严重,占机床总误差的40%~70%。通过热误差补偿功能,在不改变机床结构的前提下,能大大提高机床的加工精度和稳定性。     

关于在车床上精密振动攻丝装置的试制与研究

振动切削作为一种新的加工方法,在国际上受到许多国家的重视。如美国、日本等先进国家中已被成功地应用在精密、超精密加工上。本文针对普通攻丝方法的弊病,根据超声波振动原理,通过理论分析,设计制造了在车床上用的精密振动攻丝装置,解决了小直径精密内螺纹的加工难题。该装置经过实验证明可以在生产实际中使用,并在精度、粗糙度方面取得了满意效果。