ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы СВЕРХПРЕЦИЗИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ из "Машиностроение энциклопедия ТомIV-7 Металлорежущие станкии деревообрабатывающее оборудование РазделIV Расчет и конструирование машин Изд2 " Бурное развитие машиностроения в области субмгафометрического и нанотехнологического диапазонов точности является доминирующим фактором последних лет. По мнению зарубежных и отечественных специалистов, к 2000-му году эта проблема станет главной, так как задачи в ряде областей непосредственного жизнеобеспечения людей выдвинут требования к размерной точности до 1 - 2 мкм на длине 1 м, к точности формообразования -0,01 мкм на площади 200 х 200 мм и параметру шероховатости поверхности Ка = 1 нм. [c.663] Перечисленные задачи требуют создания ряда новых технологий, обусловливающих применение материалов с широким диапазоном механических свойств от твердых и хрупких до вязких и пластичных, чго, в свою очередь, выдвигает новые проблемы при создании и использовании инструментов различного типа от абразивного до лезвийного алмазного с высоким качеством режущих кромок. Кроме того, использование различных материалов требует различных методов их обработки, сочетающих физические и химические с обработкой резанием ионно-лучевой обработки, химико-механической доводки, отделки порошковой струей и упругоэмиссионной обработки. [c.663] Основные проблемы в области создания высокопрецизионного станочного оборудования. [c.663] Привод главного движения обеспечивает преобразование электрической, гидравлической или пневматической энергии в механическую, например, вращение шпинделя с параметрами в допустимых пределах, соответствующих заданной точности, жесткости и демпфированию. [c.664] Привод малых подач, рабочий орган, исполнительный механизм, направляющие (прямолинейного и кругового движений). Точность формы, относительного расположения поверхностей и параметры шероховатости обработанной поверхности определяются приводом подачи. В сверхпрецизионном оборудовании к нему относятся следующие элементы силовые базы (направляющие как прямолинейного, так и кругового движений), рабочие органы станка (например, суппорт), исполнительные двигатели привода, передачи (например, винтовые или фрикционные), мет-ролическая система и система управления, источник энергии. [c.664] При диаметре обработки заготовки до 200 мм и применении в качесяъе измерителя лазерного интерферометра возможно достижение отклонения формы не более 0,5 мкм и параметра шероховатости Ra = 20 нм даже при традиционном совпадении силовых и метрологических баз, совмещенных в направляющих. В случае обработки деталей диаметром 1,5 м и более, например, металлических зеркал, изготовляемых в Ливерморской лаборатории им. Лоуренса (США), необходимо обеспечить независимость метрологических баз и расположить измерительные датчики на специальной раме, выполненной из инвара. [c.665] Гидростатическая винтовая передача применяется в тяжелом станке фирмы Окума в приводе с разрешающей способностью 0,1 мкм, а погрешности изготовления шарико-винтовой передачи и винта передаются на суппорт. [c.665] У нее имеется еще один недостаток, связанный с пульсацией перемещения из-за деформирования шарика при заходе его в винтовую канавку, образованную рабочими поверхностями винта и гайки, при выкатывании из канала возврата. [c.665] Все виды винтовых передач, шариковые, гидростатические, и с магнитными гайками имеют ощутимую податливость во всех направлениях лишения их степеней свободы относительно винга. [c.665] Перечисленных выше ограничений лишен электрогидравлический привод с гадро-цилиндром жидкостного трения. В нем полностью соблюдается условие кинематического соответствия объема жидкости, дозированной в сколь угодно малой величине, и перемещения. [c.665] Электрогидравлический привод имеет преимущество, связанное и с компоновкой станка, позволяющее совмещать функции опоры, двигателя, эяемента метрологической системы так, что расположение осей и траектория движения вершины (кромки) инструмента совпадают. Примером такого устройства служит гидросуппорт токарного станка (рис. 1.20.4) для алмазной обработки зеркал криволинейного профиля [1]. [c.666] Суппорт содержит 1фуглый шток 5, выполненный за одно целое с поршнем 6, установленным в корпусе 7 на гидростатических опорах. От проворота шток удерживается за счет эксцентричного расположения поршня (е). Положение штока контролируется лазерным интерферометром 4, на который подается луч от источника 3. На штоке закреплен резцедержатель 8 с инструментом 9. Для перемещения штока подвод рабочей жидкости осуществляется в полости 10 и 11 от электрогид-равлического преобразователя 12 с шаговым двигателем-задатчиком 14, который управляется УЧПУ 1. Сигнал обратной связи на УЧПУ подается от лазерною интерферометра через нормирующий преобразователь 2. [c.666] Гидравлическое питание осуществляется от насоса 16, приводимого мотором 17 постоянного тока, управляемого электроприводом 18. Датчик давления 15 поддерживает его постоянную величину за счет подачи электрического сигнала на электропривод постоянного тока, изменения частоты вращения насоса и, соотвегственно, расхода рабочей жидкости. Для снижения влияния изменения давления установлен гидропневматический аккумулятор 13. [c.666] Отражатель светового луча (контролируемая координата положения) расположен в непосредственной близости к инструменту, благодаря чему исключается влияние раалич-ньи возмущений (например, температуры) на точность обработки, т.к. участок суппорта, неохваченный обратной связью, минимален. [c.667] На рис. 1.20.5 представлена осциллограмма перемещения суппорта токарного станка (см. рис. 1.20.4) по программе в следующем цикле пошаговое перемещение на 10 дискрет отвод в начальное положение пошаговое перемещение на 9 дискрет отвод в начальное положение пошаговое перемещение на 10 дискрет и т.д. Путь, пройденный суппортом в двух соседних циклах, отличается на одну дискрету, равную 0,08 мкм, причем точность разности путей в двух соседних циклах составляет 0,01 - 0,02 мкм. Жесткость привода в направлении перемещения составляет 600 Н/мкм при величине входного давления 3,0 МПа. Разность температур рабочей жидкости и окружающей среды не превышает 0,1 - 0,2 °С. [c.667] Приведенная конструкция суппорта (см. рис. 1.20.4) включает в себя гидростатические опоры штока-резцедержателя и обеспечивает, наряду с движущей, опорную функцию. Разделение жидкими вязкими средами металлических элементов, движущихся относительно друг друга, обеспечивает виброизоляцию инструмента, высокое демпфирование, а также повьппает точность траектории движения инструмента почти в 10 раз, по сравнению с точностью обработки направляющих. Так, на рис. 1.20.6 приведены сравнительные данные, где показаны осциллограммы точности траектории движения суппорта на направляющих качения и гидростатических. [c.667] Направляющие кругового движения применяют для опор планшайб и неполноповоротных круговых суппортов. Направляющие могут быть как гидростатические, так и аэростатические в зависимости от относительных окружных скоростей скольжения, а также нагрузочной способности. [c.667] Вернуться к основной статье