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金刚石车削技术及其应用(一)

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发表于 2010-10-22 00:23:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  1.金刚石车床的技术关键

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  金刚石车床与镜面铣床相比,其机械结构更为复杂,技术要求更为严格。除了必须满足很高的运动平稳性外,还必须具有很高的定位精度和重复精度。镜面铣削平面时,对主轴只需很高的轴向运动精度,而对径向运动精度要求较低。金刚石车床则须兼备很高的轴向和径向运动精度,才能减少对工件的形状精度和表面粗糙度的影响。

W# X- G8 Z# m, b4 n7 y 3 H$ \$ P i- X/ g! T

  目前市场上提供的金刚石车床的主轴大多采用气体静压轴承,轴向和径向的运动误差在50nm以下,个别主轴的运动误差已低于25nm。金刚石车床的滑台在90年代以前绝大部分采用气体静压支承,荷兰的Hembrug公司则采用液体静压支承。进入90年代以来,美国的Pneumo公司(现已与Precitech公司合并)的主要产品Nanoform600和250也采用了具有高刚性、高阻尼和高稳定性的液体静压支承滑台。

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  2.金刚石车床的布局

8 T2 o- I& D5 }8 d( N. t* ~! C# l: @ 0 b0 }" J, ?! w* Z: ~! n

  金刚石车床的布局最初沿袭了传统车床的结构,主轴固定在床身上,横向沿台(X轴)装在纵向滑台(Z轴)上。因为纵、横滑台的导轨相互垂直,故又被称为十字滑台布局。其优点是技术成熟,结构紧凑,荷兰Hembrug公司的super-mikroturn就一直采用这种结构(图1)。十字滑台布局的缺点在于纵横两滑台运动时相互影响,当对动态精度要求高时,这种缺点就尤为突出。

, Z0 z) g$ x7 e; A4 H" [! N! G8 U

  金刚石车床的基本数据如表1所示。

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  表1金刚石车床技术参数和性能示例

1 R- Q V0 U5 F# q* W G! V1 J4 q $ X& l. C! R2 v6 m+ I

  最大车削直径和长度/mm400×200

8 {& u* @: T8 U + R$ E4 u) a7 A. e( B5 d

  最高转速r/mm3000、5000或7000

8 R, I& R: ^6 D1 d8 P ! M2 O- C9 G5 ^, n

  最大进给速度mm/min5000

, a1 Q' U' B1 Y 1 T2 l! C N: b5 r- x, G

  数控系统分辩率/mm0.0001或0.00005

) F0 m& S, U' E; k) R. B8 ~ $ _- t$ b9 T; @$ d" m) w* v9 Y- }

  重复精度(±2σ)/mm≤0.0002/100

: S: J P" z3 _; A5 C 4 V' y2 d4 R/ u9 P2 q

  主轴径向圆跳动/mm≤0.0001

1 w' F' ~* H/ e- H% g ! R$ W* `% \' N! e9 ` L

  主轴轴向圆跳动/mm≤0.0001

% D1 k8 L7 T5 Z! V 8 i2 T3 |) o) r0 `

  滑台运动的直线度/mm≤0.001/150

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  横滑台对主轴的垂直度/mm≤0.002/100

S* G% x8 `7 b8 x( J5 M$ h7 l + h+ w9 i' @8 t

  主轴前静压轴承(φ100mm)的刚度/(N/μm)径向1140

% E% J8 E" V6 R! ?4 G6 _; U' K 2 O* h/ V; Y3 T' s) s" \- M; o3 Q

  轴向1020

! Z# m9 W& a! d1 H ) p% H7 f# ~, z. Y0 f; V. ^* I

  主轴后静压轴承(φ80mm)的刚度/(N/μm)640

. a8 s; R k$ \3 ^$ E8 T* ^ ! q& h/ _, ?- x- f

  纵横滑台的静压支承刚度/(N/μm)720

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  十字滑台相互影响的主要原因是X向滑台的重量要由Z向滑台来支撑。为了解决这一问题,德国蔡司公司研制了一种改进的十字滑台。其关键在于床身采用了大面积的花岗岩,Z向导轨直接加工在床身上,X向导轨虽然仍加工在Z向滑台上,但X向滑台的重量不再由Z向沿台来支撑,而是通过四条静压支柱直接由床身来支 1 ?' c8 ]& h) _& S

1 p% Z% r( M& W$ G1 y 1 W' o( }, G6 \: R* c
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