金刚石车削技术及其应用（一）

cwhleon

　　1.金刚石车床的技术关键
1 H+ W( R0 v' y& i9 H　　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。
) ^& S  n2 z/ j　　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。
　　2.金刚石车床的布局
: M: V, Q( A# J/ V　　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。
# x- _" A+ s- N  M9 E1 z　　金刚石车床的基本数据如表1所示。
# l0 `$ U% ?4 ~, p2 W5 g' `% j　　表1金刚石车床技术参数和性能示例
　　最大车削直径和长度/mm400×200
) I  x* X6 S9 d% d　　最高转速r/mm3000、5000或7000
　　最大进给速度mm/min5000
' R, V) J- q6 M: s. s" U' D) K9 C　　数控系统分辩率/mm0.0001或0.00005
　　重复精度(±2σ)/mm≤0.0002/100
' L6 l4 u& o7 k  H" W9 k. v: J　　主轴径向圆跳动/mm≤0.0001
8 B3 I- ?- P0 d8 d0 g# r7 f( _0 v　　主轴轴向圆跳动/mm≤0.0001
/ I- H$ ^5 S5 @4 Z( j1 D! f　　滑台运动的直线度/mm≤0.001/150
8 L. K. x3 z7 M. e. f6 g7 {　　横滑台对主轴的垂直度/mm≤0.002/100
　　主轴前静压轴承(φ100mm)的刚度/(N/μm)径向1140
　　轴向1020
　　主轴后静压轴承(φ80mm)的刚度/(N/μm)640
　　纵横滑台的静压支承刚度/(N/μm)720
8 K- ~  P. k  p, @0 s& m　　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
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