您所不知的超精密加工機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

      納米級(jí)重復(fù)定位精度超精密傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)光學(xué)級(jí)的確定性超精密加工，機(jī)床必須具有納米級(jí)重復(fù)定位精度的刀具運(yùn)動(dòng)控制品質(zhì)。伺服傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需消除一切非線性因數(shù)，特別是具有非線性特性的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦等效應(yīng)。美國(guó)3M公司精密研磨系統(tǒng)，主要是以涂附磨料的薄膜持繼以單方向加工，磨削及拋光的接觸面均為未經(jīng)使用的高精度磨料。因此，采用氣浮、液浮等無靜摩擦效應(yīng)軸承、導(dǎo)軌、平衡機(jī)構(gòu)成了必然的選擇。伺服運(yùn)動(dòng)控制器除了高分辨、高實(shí)時(shí)性要求外，控制算法模式也需不斷進(jìn)步。

　　開放式CNC數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)。從加工精度和效能出發(fā)，數(shù)控系統(tǒng)除了滿足超精密機(jī)床控制顯示分辨率、精度，實(shí)時(shí)性等要求，還需擴(kuò)展在機(jī)測(cè)量、對(duì)刀、補(bǔ)償?shù)仍S多輔助功能。機(jī)床刀具應(yīng)注重其生產(chǎn)效率而非價(jià)格機(jī)床本身并不能給用戶帶來價(jià)值，所以我們必須幫用戶提高機(jī)床的使用率。通用數(shù)控系統(tǒng)難以滿足要求。所以，超精密機(jī)床現(xiàn)基本都采用PC 運(yùn)動(dòng)控制器研制開放式CNC數(shù)控系統(tǒng)模式。

無心磨床向高速、高精、智能、復(fù)合、環(huán)保方面發(fā)展

   在現(xiàn)代機(jī)械加工領(lǐng)域，磨削是一種先進(jìn)的精密加工方法，也是一種古老的加工方法。它的歷史十分悠久，可以追溯到幾千年以前。另外，砂輪形狀誤差直接影響工件幾何形狀精度，磨削精度較低，表面粗糙度值較大。那時(shí)，人類為了生存，在同自然界作斗爭(zhēng)時(shí)所使用的獵具、刀具就是用石塊作為磨具進(jìn)行刃磨拋光。無心磨削是磨削的一種特殊類型，它是在無心磨床上進(jìn)行的。

   在無心磨床的發(fā)展過程中，其工作圖式經(jīng)歷了曲折的演變過程。初期無心磨床是單砂輪型的，以砂輪端面或圓周磨削，工件的支承和連續(xù)接觸依靠擋件器、導(dǎo)片和彈簧保證。隨著中國(guó)宏觀調(diào)控的不斷展開并實(shí)施，無心磨床的發(fā)展也邁上了新的臺(tái)階，在接下的日子里，無心磨床將以更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量服務(wù)廣大的消費(fèi)者，讓全中國(guó)機(jī)械行業(yè)為之驕傲。直到1915年才開始有了托板與導(dǎo)輪。導(dǎo)輪和托板的出現(xiàn)，使無心磨床的機(jī)床設(shè)計(jì)和磨削工藝進(jìn)入了一個(gè)新的歷史時(shí)期。

磨削加工的過程  

磨削時(shí)，砂輪和工件發(fā)生摩擦和切削變形，在砂輪和工件上分別作用著大小相等方向相反的作用力，稱為磨削力。  磨削過程中，切屑的形成過程大致分3個(gè)階段：

階段：磨粒與工件表面接觸，磨粒未切入工件而僅在表面產(chǎn)生摩擦，工件表層產(chǎn)生熱應(yīng)力。此階段稱為彈性變形階段。  

第2階段：隨著磨粒切入量增加，磨粒逐漸切入工件，使該部分材料向兩旁隆起，工件表面形成刻痕。此階段稱為刻劃階段。  

第3階段：此時(shí)磨粒已經(jīng)切入一定深度，被切處也已經(jīng)達(dá)到一定溫度，此部分材料沿剪切面滑移而形成切屑飛出，在工件表層產(chǎn)生熱應(yīng)力和變形應(yīng)力。此階段稱為切削階段。

試述磨削的工藝特點(diǎn)。

   磨削加工具有以下特點(diǎn)：

   1)加工精度高、表面粗糙度小。由于磨粒的刃口半徑ρ小，能切下一層極薄的材料；又由于砂輪表面上的磨粒多，磨削速度高（30～35m/s），同時(shí)參加切削的磨粒很多，在工件表面上形成細(xì)小而致密的網(wǎng)絡(luò)磨痕；再加上磨床本身的精度高、液壓傳動(dòng)平穩(wěn)和微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)，因此，磨削的加工精度高（IT8～I(xiàn)T5）、表面粗糙度?。≧a=1.6～0.2μm）。2、外圓磨深磨磨削法的加工原理：磨削時(shí)，砂輪修整成一端有錐面或階梯狀，工件的圓周進(jìn)給速度與縱向進(jìn)給速度都很慢，在一次縱向進(jìn)給中磨去全部磨削余量。

   2)徑向分力Fy大。磨削加工時(shí)，由于磨削深度和磨粒的切削厚度都較小，所以，F(xiàn)z較小，F(xiàn)x更小。但因?yàn)樯拜喤c工件的接觸寬度大，磨粒的切削能力較差，因此，F(xiàn)y較大。一般Fy =（1.5～3）Fz。

   3)磨削溫度高。由于具有較大負(fù)前角的磨粒在高壓和高速下對(duì)工件表面進(jìn)行切削、劃溝和滑擦作用，砂輪表面與工件表面之間的摩擦非常嚴(yán)重，消耗功率大，產(chǎn)生的切削熱多。目前，我國(guó)每年需進(jìn)口約300臺(tái)光學(xué)輪廓磨床及各種多功能精密曲面磨床，每臺(tái)售價(jià)達(dá)數(shù)十萬美元，且加工精度0。又由于砂輪本身的導(dǎo)熱性差，因此，大量的磨削熱在很短的時(shí)間內(nèi)不易傳出，使磨削區(qū)的溫度很高，有時(shí)高達(dá)800～1000度。

   4)砂輪有自銳性。砂輪有自銳性可使砂輪進(jìn)行連續(xù)加工。這是其它刀具沒有的特性。