超精密切削加工分析.ppt

姓名：南宫幽夏学号：*机械工程学院超精密切削加工超精密切削加工江苏科技大学目录超精密切削刀具超精密切削刀具2超精密切削机床超精密切削机床3误差补偿技术误差补偿技术4精密测量技术精密测量技术5超精密切削简介超精密切削简介11.1 1.1 超精密切削加工简介超精密切削加工简介20世纪50年代至80 年代为技术开创期；20世纪50年代末，出于航天、国防等尖端技术发展的需要，美国率先发展了超精密加工技术，开发了金刚石刀具超精密切削单点金刚石切削技术（SPDT），用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面、非球面大型零件等。从1966年起，美国Union Carbide公司、荷兰Philips公司和美国Lawrence Livermore Laboratories陆续推出各自的超精密金刚石车床，但其应用限于少数大公司与研究单位的试验研究，并以国防用途或科学研究用途的产品加工为主。1.2 1.2 超精密切削加工发展的三个阶段超精密切削加工发展的三个阶段20世纪80年代至90年代为民间工业应用初期；20世纪80年代，美国政府推动数家民间公司如Moore Special Tool和Pneumo Precision公司开始超精密加工设备的商品化，而日本数家公司也陆续推出产品，但这些设备开始面向一般民间工业光学组件。20世纪80年代末，美国通过能源部“激光核聚变项目”和陆、海、空三军“先进制造技术开发计划”对超精密金刚石切削机床的开发研究，投入了巨额资金和大量人力，实现了大型零件的微尺寸超精密加工。美国LLDL国家实验室研制出的大型光学金刚石车床LODTM成为超精密加工史上的经典之作。20世纪90年代至今为民间工业应用成熟期；从1990年起，由于汽车、能源、医疗器材、信息、光电和通信等产业的蓬勃发展，超精密加工的需求急剧增加，在工业界的应用包括非球面光学镜片、超精密模具、磁盘驱动器磁头、半导体晶片切割等。在这一时期，超精密加工设备的相关技术如控制器、激光干涉仪等也逐渐成熟，许多公司纷纷推出量产型设备。目录超精密切削刀具超精密切削刀具2超精密切削机床超精密切削机床3误差补偿技术误差补偿技术4精密测量技术精密测量技术5超精密切削简介超精密切削简介12024/5/21周二2.1 2.1 超精密切削加工刀具超精密切削加工刀具2024/5/21周二2.2 2.2 超精密切削加工对刀具的要求超精密切削加工对刀具的要求极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量；刃口能磨得极其锋利，刃口半径值极小，能实现超薄切削厚度；刀刃无缺陷，切削时刃形将复制在被加工表面上，从而得到超光滑的镜面；与工件材料的抗粘性好、化学亲和性小、摩擦系数低，以得到极好的加工表面完整性；不可替代的超精密切削刀具材料：单晶金刚石。目录超精密切削刀具超精密切削刀具2超精密切削机床超精密切削机床3误差补偿技术误差补偿技术4精密测量技术精密测量技术5超精密切削简介超精密切削简介12024/5/21周二3.1 3.1 国外超精密切削加工机床国外超精密切削加工机床2024/5/21周二2024/5/21周二美国LLNL实验室研制的LODTM车床2024/5/21周二2024/5/21周二非球面复合加工系统2024/5/21周二2024/5/21周二2024/5/21周二2024/5/21周二3.2 3.2 国内超精密切削加工机床国内超精密切削加工机床目录超精密切削刀具超精密切削刀具2超精密切削机床超精密切削机床3误差补偿技术误差补偿技术4精密测量技术精密测量技术5超精密切削简介超精密切削简介12024/5/21周二4.1 4.1 误差补偿介绍误差补偿介绍 误差补偿：在机械加工中出现的误差采用修正、抵消、均化、“钝化”等措施使误差减小。侠义的角度：误差补偿是对一尺寸、形状、位置差值的补足。2024/5/21周二4.2 4.2 误差补偿的类型误差补偿的类型实时与非实时误差补偿：加工过程中，实时进行误差检测，并紧接着进行误差补偿，不仅可以补偿系统误差，且可以补偿随机误差；非实时误差补偿只能补偿系统误差。软件与硬件误差补偿：通过计算机对所建立的数学模型进行运算后，发出运动指令，由数控随动系统完成误差补偿动作。软件与硬件补偿的区分是看补偿信息是由软件还是硬件产生。2024/5/21周二单项与综合误差补偿：综合误差补偿是同时补偿几项误差，比单项误差补偿要复杂，但效率高、效果好。单维语多维误差补偿：多维误差补偿是在多坐标上进行误差补偿，难度和工作量都比较大，是近几年来发展起来的误差补偿技术。2024/5/21周二4.3 4.3 误差补偿的过程误差补偿的过程反复检测出现的误差并分析，找出规律，找出影响误差的主要因素，确定误差项目；进行误差信号的处理，去除干扰信号，分离不需要的误差信号，找出工件加工误差与在补偿点的补偿量之间的关系，建立相应的数学模型；选择或设计合适的误差补偿控制系统和执行机构，以便在补偿点实现补偿运动；验证误差补偿的效果，进行必要的调试，保证达到预期要求。2024/5/21周二4.4 4.4 误差补偿的组成误差补偿的组成误差信号的检测；误差信号的处理；误差信号的建模；补偿控制；补偿执行机构。目录超精密切削刀具超精密切削刀具2超精密切削机床超精密切削机床3误差补偿技术误差补偿技术4精精密测量技术密测量技术5超精密切削简介超精密切削简介12024/5/21周二5.1 5.1 精密测量的支撑环境精密测量的支撑环境空气环境洁净度、气流速度、压力、有害气体等；热环境温度、湿度、表面热辐射等；振动环境频率、加速度、位移、微振动等；声环境噪声、频率、声压等；光环境照度、眩光、色彩等；静电环境微电量、电磁波、放射线等。2024/5/21周二5.2 5.2 精密测量的仪器精密测量的仪器千分表激光全息光栅尺2024/5/21周二激光扫描千分尺2024/5/21周二视像测量系统