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超精密機床的研發向技術領域深入邁進  
  

  據了解超精密機床的研發和制造技術是一項前沿性的技術,將引領機床的加工精度不斷向著人類未曾涉及的技術領域深入邁進。超精密機床技術的應用領域已拓 展到我們日常生活的許多方面,并正在豐富和改變著我們的生活。
      “在過去的30年里,世界范圍的機床技術得到了很大程度的發展,機床技術的發展趨勢也呈現出多元化的特點,比如高精度的趨勢、高速運動的趨勢、多運動軸 的趨勢、高可靠性的趨勢、多功能復合化趨勢、可重構的趨勢、低能耗環保的趨勢以及智能化的趨勢等,但在所有的趨勢中,最能夠體現發展主流的趨勢應該是高精度和智能化的趨勢。”劉炳業強調, 高精度是數控機床的主流發展趨勢,并且超精密加工的精度比精密加工精度還要高出一個數量級。


      事實上,超精密加工技術所涉及的技術領域非常豐富。在北京機床研究所30多年的研究歷程中,針對超精密加工技術所涉及到的相關技術,劉炳業系統地總結出 了36個方面的關鍵前沿研究以及11項領先的核心技術。其中,關鍵前沿研究包括設計、運動部件、測量分析、工藝技術、主機制造技術和機床應用條件技術六方面內容。領先的核心技術涵蓋:精密超精 密主軸關鍵結構制造技術、精密超精密直線運動部件關鍵結構制造技術、高分辨率運動驅動技術、機床關鍵零部件的加工工藝制造技術、部件抵御外部干擾的特性技術、高穩定性快速直線運動的結構與 制造技術、多運動軸機床的嵌套結構設計技術,以及針對目標零件制造的機床集成制造技術等內容。
      “在機床的精度從微米級到納米級的發展歷程中,有三項關鍵技術無法回避,這三項技術也是納米精度機床的研究門檻。”劉炳業分析稱,其中一項技術是無遲 滯的軸承技術,遲滯現象在機械系統中大量存在,遲滯現象不僅嚴重影響機床溜板的運動定位精度和重復定位的精度,也影響運動的高分辨率實現,同時也影響精密零件的加工形狀精度以及表面粗糙度 。而靜壓軸承技術可以很好地解決機械遲滯的現象,并且可以均化幾何誤差,在超精密機床中得到大量應用。靜壓技術在過去的十年時間里取得了重大進展,自補償的反饋技術更為成熟。以流量控制的 節流技術使靜壓軸承的剛度得到很大程度的提升,使超精密機床加工的材料硬度不斷提高。
      而另二項關鍵技術分別是高分辨率驅動技術和機械系統中的微振動處理技術。納米級分辨率是近十幾年來超精密機床性能的特征體現,運動的影響因素很多。同 時,大量的實驗研究發現,10納米量級的振動信號存在于許多機械執行機構中,對于機械靈敏度的執行與測定造成干擾,這種振動被稱為微振動。“對微振動的機理深入研究,并尋求解決途徑是超精密 機床通往納米精度的必經之路。”劉炳業說道。

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