数控精密平面磨床进给系统的设计(7)
发布时间:2021-06-09
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刚石砂轮的磨料平均粒径可小至4 m m ,使用20nm的超微细磨粒的磨片,所磨削加工的 集成电路板的沟槽边沿没有崩角现象;用铸铁结合剂粒度为 8000 # 的、金刚石砂轮精磨 SiC镜面,表面粗糙度可达 R a 2~5nm。日本还用激光在研磨过的人造金刚石上切割出大 量等高性一致的微小切削刃,对硬脆材料进行精密加工,效果很好。对极细粒度的模具 而言, 砂轮锋锐性的保持是一个大问题。 金属基微细超硬磨料砂轮在线电解修整 (ELID) 技术,很好地解决了这一问题。用6000~8000 目粒度的钢结合剂金刚石砂轮和ELID技 术精磨 f 100 mm f ( 4 in ) 硅片,去除率为 3 ~ 5 m m / min ,平面度为 l / 6 [5] 。
2.超精密机床轴系的研究与发展
气浮主轴的最大优点是回转精度高。由于气浮误差均化效应,通常主轴回转运动精 度比主轴加工的圆度精度要高出3~5倍。主轴和电机采用一体化结构直接驱动。电动机 与株洲的动平衡问题,电动机电磁振动消除、电动机热消除、主轴热伸长补偿以及新型 气浮结构设计与制造等都是一直在研究改善的问题。为了提高主轴的径向和轴向刚度, 采用半球型气浮主轴如德国 Kugler公司EK系列气浮轴承。 为了进一步提高回转精度和 刚度,近年来很多人研究控制节流量反馈方法来实现运动的主动控制。
最近,用电磁技术和气浮结合的控制方法也在研究之中。但电磁技术的缺点很多, 如热效应严重等,还不能达到很高精度。日本学者[6] 研究了一种用永磁体加压电陶瓷微 位移驱动和电容传感器位置测量的方法来改善气浮主轴的精度。主动控制增加了系统的 复杂程度和降低了可靠性,目前尚不到使用的程度。但使用永磁体增加止推气垫的刚度 的成功实例并不少见,这种气磁轴承和加开真空负压槽的真空吸附加强型气浮轴承相 似。这种综合轴承在一定程度上可改善气浮轴承的动态特性,如增大阻尼。
3.超精密驱动技术的新进展
为了获得高的运动精度和运动分辨率,超精密导轨直线运动的驱动对伺服电动机的 要求很高,既要求有平稳的超低速运动特性,又要又大的调速范围,好的电磁兼容性。 美国Parker Hannifin公司的DM 和DR系列直接驱动伺服执行器,输出力矩大,位置控 制分辨率高达1/640 000。主轴驱动电动机可以采用印刷板电动机,它的惯性小,发热量 小。
精密滚珠丝杆式超精机床目前采用的驱动方法,但丝杆的安装误差、伺杆本身的弯 曲、滚珠的跳动及制造上的误差,螺母的预紧程度等都会给导轨运动精度带来影响。通