超精密加工機床結構設計的基本思路-偉名石墨

在設計新型機床和加工設備時，有必要對其使用、工作特性、加工條件、加工精度、加工效率和維護進行研究，并對其功能、特點和精度進行深入探討和總結。 此外，還要對結構設計、構件技術、材料特性和控制技術等方面進行綜合研究。

在設計超精密機床時，首先要注意的是:

1.為了實現亞微米加工的精度，必須首先滿足超精密加工機床的工作條件和工作環境的要求。

2.在一個特定的工作環境中使用，用于機床的設計和操作是有利的，不了解這一點，就不能合理設計，超精密機床。

3.在超精密加工環境，最需要關注的是溫度，振動和污染的問題。該條件不被滿足，不能獲得所需的工作特性。

目前，對于超精密機床的設計還沒有一套成熟的設計方法，這往往是基于經驗和使用的機床設計。

參考國外一些數據，將超精密機床的結構設計總結如下，以非球面機床為例..

超精密加工機床結構設計的基本思路

（1） 在結構上盡量降低剛度：一般來說，亞微米級的超精密加工機床需要高剛度結構的支撐。如果沒有相應的高支承剛度，就不能有高的運動精度。因此，對精度和剛度的要求是一致的，不能分開考慮。

(2)結構必須簡單: 為了獲得高剛度的結構，結構必須盡可能簡單。 結構越復雜，零件越多，彈性變形和熱對力傳遞的影響越復雜，運動誤差越大。 因此，高精度、結構簡單、傳動距離短、縮短軸頸是合理的結構。

（3）床的特點：為了提高機器本身的剛度，獲得較高的平面度，便于分析溫度變化引起的復雜熱位移，床身形狀應簡單，質量高，自振頻率姚迪。機床裝配時，床導向器是精度基準，因此必須具有與測量平面相同的平面度和形狀精度。此外，為了避免加工中產生的振動的影響，其質量應大，振動衰減特性應良好。因此，床的材料主要為天然花崗巖和鑄鐵。此外，為了防止地面振動，機器必須使用氣墊支撐。

（4）定位機構： 在非球面加工機床上，形狀精度受工件和刀具件相對位置關系所支配。因此，定位精度是很重要的，而且超精密加工機床的定位方式應采用閉環控制方式，進給的分辨力必須是10納米或更高。

（5）自動化：對于具有多面鏡和高精度非球面加工機的機床，首先考慮的是精度，因此在大多數情況下，效率較低。因此，不需要對工件進行自動化的夾緊和拆卸..

一般認為，加工精度越高，加工效率越低，但為了加工條件的穩定性和溫度控制及防污染，加工現場最好不要留人。 因此，加工系統的機理應該簡單，各個零件的自動化程度不能太大地提高效率，而是要保持較高的加工精度。