超精密加工机床结构设计的基本思路-伟名石墨

在设计新型机床和加工设备时，有必要对其使用、工作特性、加工条件、加工精度、加工效率和维护进行研究，并对其功能、特点和精度进行深入探讨和总结。 此外，还要对结构设计、构件技术、材料特性和控制技术等方面进行综合研究。

在设计超精密机床时，首先要注意的是:

1.为了实现亚微米加工的精度，必须首先满足超精密加工机床的工作条件和工作环境的要求。

2.在一个特定的工作环境中使用，用于机床的设计和操作是有利的，不了解这一点，就不能合理设计，超精密机床。

3.在超精密加工环境，最需要关注的是温度，振动和污染的问题。该条件不被满足，不能获得所需的工作特性。

目前，对于超精密机床的设计还没有一套成熟的设计方法，这往往是基于经验和使用的机床设计。

参考国外一些数据，将超精密机床的结构设计总结如下，以非球面机床为例..

超精密加工机床结构设计的基本思路

（1） 在结构上尽量降低刚度：一般来说，亚微米级的超精密加工机床需要高刚度结构的支撑。如果没有相应的高支承刚度，就不能有高的运动精度。因此，对精度和刚度的要求是一致的，不能分开考虑。

(2)结构必须简单: 为了获得高刚度的结构，结构必须尽可能简单。 结构越复杂，零件越多，弹性变形和热对力传递的影响越复杂，运动误差越大。 因此，高精度、结构简单、传动距离短、缩短轴颈是合理的结构。

（3）床的特点：为了提高机器本身的刚度，获得较高的平面度，便于分析温度变化引起的复杂热位移，床身形状应简单，质量高，自振频率姚迪。机床装配时，床导向器是精度基准，因此必须具有与测量平面相同的平面度和形状精度。此外，为了避免加工中产生的振动的影响，其质量应大，振动衰减特性应良好。因此，床的材料主要为天然花岗岩和铸铁。此外，为了防止地面振动，机器必须使用气垫支撑。

（4）定位机构： 在非球面加工机床上，形状精度受工件和刀具件相对位置关系所支配。因此，定位精度是很重要的，而且超精密加工机床的定位方式应采用闭环控制方式，进给的分辨力必须是10纳米或更高。

（5）自动化：对于具有多面镜和高精度非球面加工机的机床，首先考虑的是精度，因此在大多数情况下，效率较低。因此，不需要对工件进行自动化的夹紧和拆卸..

一般认为，加工精度越高，加工效率越低，但为了加工条件的稳定性和温度控制及防污染，加工现场最好不要留人。 因此，加工系统的机理应该简单，各个零件的自动化程度不能太大地提高效率，而是要保持较高的加工精度。