KDP晶体侧棱高效高精加工装备研制

研制了一种用于KDP晶体侧棱加工的磨削+飞切组合加工装备,该装备采用气体静压主轴与气体静压导轨,同时设计专用的高刚度角度调节机构,以适应不同侧棱角度的加工。该装备解决了现有KDP晶体侧棱加工中加工效率和精度的问题。经实验测试,获得了KDP晶体侧棱面的高精度粗糙度指标(2.4 nm),同时采用磨飞组合加工效率为单纯飞切加工的7倍。     

DFC-800LC超精密单点金刚石飞切机床控制系统设计与开发

根据超精密单点金刚石飞切机床工艺特点,采用"IPC+总线+伺服驱动器"架构实现X轴/主轴的运动控制,并通过IPC与西门子PLC的OPC通讯,实现飞切机床逻辑控制及智能状态监测。针对测控系统新架构进行功能梳理,基于Qt5.9开发平台,完成飞切机床人机交互界面的开发。经过长时间工艺实验测试,机床软硬件运行良好,控制系统性能稳定,实现KDP晶体加工粗糙度达1.173nm,大口径铝件加工PV值优于3μm的高精度指标。     

KDP晶体表面质量主要影响因素的研究

针对KDP晶体超精密加工过程中出现的表面波纹度和粗糙度问题,采用二次通用回归旋转组合优化设计法及单点金刚石飞刀切削(SPDT)技术,对KDP晶体进行切削实验,对加工过程进行在线监测,利用多因素交互作用分析KDP晶体表面波纹度和粗糙度的影响规律。最后利用偏最小二乘法及lingo软件获得最佳加工工艺参数组合,即当刀具圆弧半径为9mm;转速为800 r/min;进给量为9.184μm/r;背吃刀量为21μm时,加工出KDP晶体的表面波纹度值为0.020μm,表面粗糙度值为0.017μm,对后续能够加工出更大口径(400×400)mm的高质量KDP晶体以满足航空航天领域应用具有重要的实际意义。     

产品信息

具有高速和高精度的新型Hyper 5立式加工中心,是为加工小型模具而设计的。Hyper 5立式加工中心是新近才加入到模具加工设备的Makino公司的生产线中。Hyper 5的主轴最高转速为32000r/min,定位精度为1μm,标准尺分辨率为0.1μm,热变形小于1μm,进给速率为16m/min。 该机床能使用Makino公司的Flush Fine加工工艺。由Makino公司工程师们开发的这种工艺综合了高主轴转速、浅切深的进给速度、高速冷却液或空气冷却以及     

压电式微进给装置

在某些具有高精度机床主轴和高精度机床导轨的精密机床中,如装上灵敏度高、调整稳定的进给机构,其加工精度可以达到光学允差。本文介绍的压电式微进给装置,可在1/100(μm)到2(μm)之间进行稳定调整,其结构坚固,调整方便,成本低廉,可为精密零件的加工提供有力的手段     

压电式微进给装置

在某些具有高精度机床主轴和高精度机床导轨的精密机床中,如装上灵敏度高、调整稳定的进给机构,其加工精度可以达到光学允差。本文介绍的压电式微进给装置,可在1/100(μm)到2(μm)之间进行稳定调整,其结构坚固,调整方便,成本低廉,可为情密零件的加工提供有力的手段     

KDP晶体单点金刚石飞切轨迹波纹误差辨识研究

频率辨识是消除或抑制KDP晶体超精密金刚石飞切轨迹波纹误差的重要前提。针对该问题,提出了一种基于空间频率变换的飞切轨迹波纹误差辨识方法。该方法通过提取表面飞切轨迹上的轮廓幅值,计算其波纹误差的空间频率,然后采用飞切线速度进行转换,获得时间域上的频率值,实现波纹误差特征频率的准确分离。将误差特征频率与切削振动频率、机床气浮主轴系统的固有频率进行对比分析,明确了气浮主轴在断续切削力作用下产生的自激振动和来自电机的受迫振动是导致KDP晶体金刚石飞切波纹误差的根本原因。在此基础上,通过对主轴驱动及结构的优化,工艺实验结果表明,大口径KDP晶体飞切后的PSD1(2.5~33mm)频段内波纹误差RMS值由53nm降低至12nm。     

MTS 98美国国际制造技术展览会的报导(二)

5.车削 在车削加工中,现在已有十分容易就超过20000r/min的车削主轴。车床主轴的转速提高得很快,它能适应工艺和零件外形变化的要求。 在美国芝加哥1998年举办的国际制造技术展览会(IMTS)中Hardinge公司的Concept 2000车床上,看到了最新的车床主轴,其工件转速可达20000r/min,刀具滑鞍用直线电机驱动,移动速度为76.2m/min(外形精度用有冷却液的滚珠丝杠保证,可编程序的分辨率为0.025μm,反馈分辨率为0.05μm～0.25μm)。机床的控制采用带有PC前端的GE Fanuc 180iCNC控制系统,机床安装在聚合混凝上的地基上。     

数控加工参数对FDM成型精度影响研究

为了提高熔融沉积成型(FDM)打印件的表面质量,提出利用数控加工方式对FDM工艺成型件进行表面加工的后处理方法。采用正交试验法,分别研究主轴转速、进给速度和切削深度等数控加工参数对FDM工艺成型件的表面加工误差和表面粗糙度的影响。结果表明,通过数控加工可以有效提高FDM工艺成型的精度。当主轴转速为600r/min,切削深度为0.4mm,进给速度为0.1mm/min时,加工误差达到最小值0.01mm。当进给速度为0.1mm/min,切削深度为0.4mm,主轴转速为400r/min时,表面粗糙度达到最小值1.824μm。     

微小型超精密微细铣削机床的研制

为了满足超薄壁微小结构零件的超精密加工需要,研制了一台微小型超精密三轴联动微细铣削加工机床.机床的总体尺寸为600mm×500mm×700mm,三个直线运动轴的行程均为75 mm.为了克服传统的由滚珠丝杠驱动的伺服系统带来的非线性问题,此机床采用了永磁直线电动机直接驱动气体静压导轨,并由5nm分辨率的线性光栅作为位置反馈元件组成全闭环控制系统的伺服控制方法;采用高精度运动控制卡PMAC嵌入工控机的开放式数控系统,并采用"PID算法+前馈控制"的复合控制策略.跟踪阶跃信号和正弦信号的实验结果表明,机床可以实现纳米级的运动控制精度:使用分辨率为1 nm的Renishaw激光干涉仪测量,得到补偿后的三个运动轴的定位精度均小于±0.25 μm,重复定位精度均小于±0.2 μm.使用φ0.5 mm的硬质合金立铣刀加工一组高度为50 μm的台阶,加工精度为±0.3 μm;使用φ1 mm的硬质合金立铣刀加工平面的表面粗糙度为40nm.     

机床主轴轴承最新技术

介绍了机床主轴轴承在高转速、高精度、高刚度、长寿命及环保性等方面的技术特点和发展趋势,并针对其最新技术进行了归纳。     

一种新型运动副及其在并联机床上的应用

提出了一种基于新型运动副——复合球铰的虚拟轴机床,它是由5-SPS分支组成的并联机构,其中3个分支汇交于一个三重球铰,另2个分支汇交于一个二重球铰,两个球铰固接在一起形成一个复合球铰,代替了并联机构的活动平台,而且机床主轴位于复合球铰中心线上。这种基于复合球铰的5个分支新型虚拟轴机床与基于Stewart平台机构的6个分支的虚拟轴机床相比具有同样多的实用自由度,并且机床结构简单、解耦,其正反解计算及控制亦相对简单。探讨了5分支机床的结构形式,尤其对关键结构——复合球铰的结构,机构位置反解,以及一定姿态下的可达工作空间进行了分析和计算。这种新型虚拟轴机床在空间曲面加工领域将有着广泛的应用前景。     

基于激光跟踪仪标定五轴数控加工中心主轴

为了满足高精度加工大口径光学元件的需求,对原有的三轴机械加工中心上进行了一系列技术改造,从而实现了光学元件的五轴数控加工.介绍了三轴系统数控加工中心到五轴数控加工中心的改造过程,并提出了一种标定改造后主轴参数的方法.该方法运用高精度激光跟踪仪建立坐标系、采集数据,计算系统几何参数,由此对主轴的杆长、摆角等参数进行精确标定和精度分析.结果显示,角度量标定精度优于10.000″,长度量标定精度优于0.040 mm.实验证实提出的方法对类似的工作具有普适性.     

Effects of preloads on joints on dynamic stiffness of a whole machine tool structure

The machine tool joint is a very important factor in the overall machine tool dynamic analysis, and it has great effects on the machining performance of a machine tool. As a very important operation parameter, preload greatly influences the stiffness and the damping of a machine tool joint. This paper presents the effect of preload on the dynamic stiffness of the spindle nose of a horizontal machining center. By discussing types and distribution of machine tool joints, studies on the joints of ball screws, linear guides and bolts are carried out. The influence of preload on the axial stiffness of a ball screw is calculated based on Hertzian contact theory and the effect of pretightening moment on pressure of bolt joint is discussed, while the dynamic stiffness and the damping of a linear guide are identified by an optimum algorithm with the simulated and experimental results. A finite element model (FEM) of the whole machine tool structure considering the effects of different joints is created and verified against the test results, and then the influence of preloads on ball screws and linear guides is predicted. Results indicate that preloads on machine tool joints have significant effects on the dynamic stiffness of the spindle nose.     

精密机床静压气体轴承静特性分析及基本参数的优化

对精密机床气体轴承静特性进行理论分析,运用有限元法将雷诺方程离散化,得到静压气体轴承的承载能力、刚度以及供气量的计算公式。对某精密机床小孔节流静压气体轴承的静态特性进行分析,得到供气压力、偏心率、节流孔直径和刚度以及承载能力之间的关系曲线;通过优化分析,得到精密机床主轴前后静压气体轴承优化的结构参数和操作参数。     

微小车床结构设计及动态特性分析

以实现微小细长零件的车削加工为主要研究目标,设计了一种微小车床,通过分析机床微小化带来的关键问题,结合微小车床的特点,提出合理的设计方案,其外形尺寸为400 mm×300 mm×300 mm.同时采用ANSYS软件对电主轴进行了谐响应分析,对微小车床的整体结构进行了动态分析,并建立了机床振动模型,对微小车床的动态特性进行了理论上的探讨.     

Thermal error of a hydrostatic spindle

This paper proposes a thermo-mechanical error model of a hydrostatic spindle for a high precision machine tool. By predicting the variation of motion error induced by thermal effects on a machine worktable during machining, this model allows deeper insights into the underlying mechanisms that result in evolutions of the spindle accuracy. The heat power generated in the spindle elements and the coefficients of convection heat transfer over its outer surface have been evaluated. Then, the distribution of temperature and deformation of the spindle have been simulated by a finite element coupled thermo-elastic model, from which the influence on notably spindle stiffness variation was deduced. Experimental measurement of the thrust plate axial displacement under thermal expansion is in close agreement with the computed axial thermal expansion.     

电主轴系统的最佳预紧力研究

高速电主轴是高性能机床的核心部件,它将主轴电动机内置于机床主轴中,两者"合二为一",因而具有结构紧凑、质量轻、惯性小、振动小、噪音低、响应快、易于实现主轴定位和准停等突出优点.新一代高速电主轴的工况特点是低速大转矩和高速大功率,预紧力可控是很有技术发展前途的新方向.确定最佳预紧力,实现电主轴在包含低速大转矩与高速大功率整个工作范围内动力学品质全局兼优是预紧力可控的基础.因此,本文对电主轴系统的最佳预紧力进行了研究.     

车磨复合机床主轴系统的温度场建模与仿真

影响现代高速机床加工精度的主要因素是热误差。机床主轴系统的热特性直接影响到机床的精度进而影响零部件精度,因此有必要对主轴系统进行热分析,了解其热特性,以便进一步分析和改进。车磨复合机床主轴回转系统结构设计及性能要求很高,应具有足够的强度、刚度、抗振性、韧性和抗疲劳性能。分析主轴热源,计算发热量,确定边界条件,利用有限元软件ANSYS建立了主轴系统的温度场模型并进行了数字模拟仿真,为类似主轴系统的热应力及热变形设计提供了参考。     

现代高速切削与工具技术

高速加工和高效加工是目前获得高效机械加工生产率的重要手段，它在航空和航天产品的零件制造、模具制造以及汽车零部件制造等领域有较大的需求。机床采用高速传动技术、高速进给技术、高速切削刀具，配以大功率或大扭矩主轴系统以及复合加工技术，可实现高速加工与高效加工。近几年我国在机床高速化技术方面的研究开发取得了长足进步，并开发出相应的主机产品，为我国数控机床向高速、高效和精密方向发展奠定了基础。