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我国超精密数控机床研发
日期：2009年11月05 来源：沈阳第一机床厂 关键字：数控机床
我国20世纪80年代初开始超精密数控机床加工技术的研究，比国外整整落后20年。1995年，前国防科工委在中国航空精密机械研究所建立国内第—个从事超精密数控机床加工技术研究的重点实验室。近年来，该项工作开展较好的单位有北京机床研究所、中国航空精密机械研究所、哈尔滨工业大学、中科院长春光机所应用光学重点实验室等。
该数控机床采用气浮结构，即气浮主轴和气浮溜板，并采用超精密光栅做全闭环反馈，主轴回转精度30hm，控制系统分辨率5nm，反馈系统分辨率2．5nm，沼板直线性O．15Bra／200mm，定位精度~0．2Bm／400~n，最人加工直径4~goomm，最大加工长度伽m。此外，该所还研制了超精密光学镜面铣床SQUARE80／200／300，其中增强型功能有车、铣转换功能，加工球面及非球回转曲面，以及纳米级运动分辨率接口，实现纳米级运动等。2002年3月和2004年7月，该所又分别研制成功超精密球面加工机床SPHER200和SPHER360。其中，SPHERE 360超精密球面加工机床主要用于薄壁内外球面零件及整球球面零件的超精密加工，工件的最大回转直径吵360mm，机床主轴精度<0．05gm，工作转台(B轴)回转精度《0．1gm，固定工作台上安装4把刀具用于卡盘及工件上定位面的加工，回转工作台上安装回转刀具用于球面加工。
此外，该数控机床具有以下结构特点：
(1)主轴及回转工作台采用空气静压轴承，主轴可安装气动≥盘以及真空吸盘；
(2)床身采用天然花岗石，特殊结构设计保证机床有较好的刚性及减振性能：
(3)从地面到切削加工区之间，设有多层减振结构，人人提高了机床抵抗外部振动干扰的能力：
(4)整个数控机床一体化结构，主轴电动机、数控系统及机床防护全部与床身相连，方便运翰与调试；
(5)固定工作台与回转工作台安装在同‘溜板上，以保证工件定位面与球面中心距离的恒定，有利于批量生产。图5—39(b)所示为SPHER360车床的加工区域照片。
该数控机床有两坐标精密数控系统和两坐标激光在线测量系统，可以加工非球回转曲面。图540(b)所示为哈尔滨工业人学研制的b口工KDP晶体太平面的超精密铣床。在激光核聚变需求牵引下，美、日、法、中、英、俄等国先后建造了20多台大型激光装置。在这些激光装置中，为了提高核聚变反应效率，都需要使用KDP(KH2P04)晶体的披长变换技术。KDP晶体是一种软脆材料，硬度非常低，具有很强的吸湿性，温度急剧变化时容易破裂，因此镜面加工是非常困难的。美国LLNL实验室采用负前角的金刚石刀具超精密切削能够获得光学表面。而日本学者所作的超精密磨削、研磨、抛光方面的研究，表明KDP晶体表面易残留杂质或伤痕，得不到较好的光学表面，因此，采用金刚石刀具超精密切削是高精度、高效率地加工KDP晶体的首选工艺。
哈尔滨工业大学研制的KDP晶体超精密加工数控机床，足我国的第一台专用加工机床。该机床酌床身采用低热膨胀系数和高尺、j稳定性的花岗岩，井采用被动式空气隔振垫：将KDp晶体通过真空吸盘吸附夹紧在旋转工作台上，而工作台主轴采用空气轴承，加工中用圆进给代替直线进给，人人提高了KDP晶体的平面度指标。
尽管如此，我国在大尺寸、高精度KDP晶体光学表面的超精密数控机床加工技术方面，还√÷十分成熟和完善，与美、英、俄、日等国还有明显的差距。我们必须尽快研制多功能、高效率的专用超精密机床和大型超精密机床，同时深入开展切削加工机理和加工工艺参数优化的珲论和试验研究。
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