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)。由于切削速度高、砂輪鈍化等原因，砂輪與工件接觸產(chǎn)生大量的熱，其中有80%傳入工件，切屑帶走4%~8%，砂輪帶走10%~16%，另外有部分以傳導(dǎo)和輻射形式散出。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)。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)。由于磨料不會(huì)重復(fù)使用，避免了一般精拋時(shí)所出現(xiàn)的工件首尾拋光效果不一的弊病。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)測量、對刀、補(bǔ)償?shù)仍S多輔助功能。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。

磨床的發(fā)展歷程及應(yīng)用領(lǐng)域

　磨床是利用磨具對工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。

　　大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等。

　　磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作和表面粗糙度很小的磨削，也能進(jìn)行g(shù)效率的磨削，如強(qiáng)力磨削等。

　　十八世紀(jì)30年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機(jī)和槍x等零件淬硬后的加工，英國、德國和美國分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。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。這些磨床是在當(dāng)時(shí)現(xiàn)成的機(jī)床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結(jié)構(gòu)簡單，剛度低，磨削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。

　　1876年在巴黎博覽會(huì)展出的美國布朗-夏普公司制造的萬n外圓磨床，是s次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機(jī)械。隨著數(shù)控磨床技術(shù)的成熟，四軸數(shù)控磨床也逐漸研制成功，并推向市場。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動(dòng)的工作臺(tái)上，箱形床身提高了機(jī)床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件。1883年，這家公司制成磨頭裝在立柱上、工作臺(tái)作往復(fù)移動(dòng)的平面磨床。

　　1900年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動(dòng)的應(yīng)用，對磨床的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。因?yàn)榈毒吖?yīng)商在零部件和刀具之間的接口方面具有經(jīng)驗(yàn)，而客戶在自己的生產(chǎn)領(lǐng)域具備經(jīng)驗(yàn)。隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，各種不同類型的磨床相繼問世。例如20世紀(jì)初，先后研制出加工氣缸體的行星內(nèi)圓磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤的活塞環(huán)磨床等。

　　自動(dòng)測量裝置于1908年開始應(yīng)用到磨床上。一般砂輪磨削速度為35m/s左右，約為普通刀具的20倍以上，故可以獲得較高的金屬切除率。到了1920年前后，無心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導(dǎo)軌磨床，珩磨機(jī)和超精加工機(jī)床等相繼制成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的外圓磨床；60年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達(dá)60～80米/秒的高速磨床和大切深、緩進(jìn)給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機(jī)的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用。

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?國內(nèi)最大磨寬導(dǎo)軌磨研發(fā)成功

導(dǎo)軌磨床是僅用于機(jī)床行業(yè)自身需求的工作母機(jī)，也是高技術(shù)含量的機(jī)床品種。對于黑色金屬、脆性材料和高硬度材料（光學(xué)玻璃、結(jié)構(gòu)陶瓷、光學(xué)晶體、微晶玻璃、半導(dǎo)體）等難切削材料，必須采用精密磨削、拋光等方法進(jìn)行加工。眼下國內(nèi)有不少機(jī)床廠都開始涉足導(dǎo)軌磨床領(lǐng)域，而事實(shí)上相對于其他機(jī)床產(chǎn)品，要進(jìn)入這一領(lǐng)域是需要邁過一個(gè)較高門檻的。在眾多競爭對手中，上重有一個(gè)j對的優(yōu)勢，那就是其多年的技術(shù)積累形成的深厚的技術(shù)底蘊(yùn)。

1986年成功開發(fā)第y臺(tái)數(shù)控龍門導(dǎo)軌磨床，90年代初與德國瓦特里?？票ぃ╓ALDRICH COBURG）合作生產(chǎn)數(shù)控導(dǎo)軌磨床，1993年在北京國際機(jī)床展覽會(huì)上實(shí)現(xiàn)了簽約第70臺(tái)（批）導(dǎo)軌磨床的佳績，2006年更是成功研制s次采用等效ISO國際標(biāo)準(zhǔn)的磨寬2.5m數(shù)控導(dǎo)軌磨床。砂輪磨削的目的在于：將毛坯加工成一定尺寸和形狀的半精加工和精加工。"

因?yàn)閷?dǎo)軌磨床僅用于機(jī)床行業(yè)自身需求，這也意味著導(dǎo)軌磨床的市場景氣度緊密地與機(jī)床行業(yè)捆綁在一起。3）在保證研具具有理想幾何形狀的前提下，采用浮動(dòng)的研磨盤，可以保證表面加工精度。周俠波告訴記者，"上重從60年d開始生產(chǎn)導(dǎo)軌磨床至今，它的發(fā)展跟隨機(jī)床行業(yè)的發(fā)展而起伏。在導(dǎo)軌磨床的發(fā)展中，曾有批量訂單的喜悅，也經(jīng)歷連續(xù)多年零銷售的痛苦。"

數(shù)控外圓磨床的主要功能特點(diǎn)

　數(shù)控外圓磨床的床身、工作臺(tái)、砂輪架,頭和尾架部件,如車床床和桌子、床上大圓洞,f翅形狀鋼板,使用了很長時(shí)間,機(jī)床的動(dòng)態(tài)剛度和靜態(tài)剛度是好的。精密磨削是一種解決各種高尺寸精度、高表面質(zhì)量、高形狀精度的有效加工方法，并且它能大大地提高零件的加工效率。臺(tái)面，下臺(tái)階可以磨成錐面。床身、工作臺(tái)指導(dǎo)粘貼模型的使用導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)小,工作臺(tái)伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定可靠,數(shù)控外圓磨床砂輪線速度砂輪架不到35 m / s,磨削,磨削頭軸承大角度三塊瓦動(dòng)承,回轉(zhuǎn)精度高。砂輪架運(yùn)動(dòng)(X)直接由伺服電機(jī)和滾珠絲杠傳動(dòng),0.0005毫米的x分辨率,幀頭的旋轉(zhuǎn)撥號(hào),變頻調(diào)速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)滑輪,表盤,表盤40 - 500 r / min分段CVT的速度,以適應(yīng)不同直徑,不同的材料,不同的磨削工件的要求。

　　數(shù)控外圓磨床的特點(diǎn):機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)布置，使用區(qū)域保護(hù)或整體防護(hù)，維護(hù)人體工學(xué)要求的便利性。但是，有時(shí)工作物面粗度的缺點(diǎn)若靠測量，則嫌太慢，甚至鑒定不當(dāng)。砂輪主軸旋轉(zhuǎn)精度高，剛性好，砂輪轉(zhuǎn)速可達(dá)60m / s。CBN砂輪可以達(dá)到80m / s。兩個(gè)軸是相互連接的，工作臺(tái)和砂輪是由交流伺服滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的。金剛石修整設(shè)備可以選擇多種形式,實(shí)現(xiàn)j確的數(shù)字控制,并能自動(dòng)補(bǔ)償,主動(dòng)測量裝置可以實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制的磨,數(shù)控程序轉(zhuǎn)換系統(tǒng)有一個(gè)磨削過程中,工件質(zhì)量控制和機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測、故障自診斷和異常報(bào)警綜合控制功能,如輸入菜單界面很簡單。

　　數(shù)控系統(tǒng)由數(shù)控系統(tǒng)組成，數(shù)控?cái)?shù)據(jù)要求機(jī)器在關(guān)機(jī)時(shí)有效地保存，因此數(shù)控系統(tǒng)有自己的電源保護(hù)后備電源。上班前應(yīng)檢查液壓潤滑油是否達(dá)到要求，如油面低于油標(biāo)時(shí)，應(yīng)及時(shí)添加后方能起動(dòng)機(jī)床。當(dāng)數(shù)控電源功率不夠,需要及時(shí)更換電池,確保數(shù)據(jù)不會(huì)丟失,但由于數(shù)控系統(tǒng)具有記憶功能,如果運(yùn)營商在機(jī)床加工工作,其他人將被關(guān)閉的主要供應(yīng)機(jī)床、機(jī)板不受控制的可以繼續(xù)前進(jìn),機(jī)床,墜毀事故。同時(shí)，由于數(shù)控電源的瞬時(shí)電流，容易燒壞機(jī)床。數(shù)控機(jī)床開關(guān)機(jī),因此,應(yīng)該有秩序:啟動(dòng)次打開外部電源,打開機(jī)器總功率,后開放的數(shù)控電源,關(guān)閉關(guān)閉數(shù)控電源,然后把機(jī)器總功率,在決定關(guān)閉在缺乏其他機(jī)床使用外部電源,是引導(dǎo)順序相反。