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鑄鐵平臺高精密微細切削加工機床的研制
閱讀：58 發布時間：2023-5-22隨著微納米科學與技術的迅猛發展，以形狀及尺度微小為特征的微小型化技術在航空航天、精密儀器、生物、汽車和電子等領域有著廣泛的應用潛力。微機電系統作為當今較具革命性的新科學，受到了世界各國科學家和的高度重視，被許我國多列為21世紀發展的關鍵技術之一。目前微小型化技術在國防、器械、汽車和信息領域等方面已有著廣泛的應用，各種微小型化技術已成為構建現代化航空航天、軍事信息網絡的重要基石，同時也是我國重大科學工程如聚變能源、深空探測、、信息技術等為代表的未來科技不斷創新發展的核心推動力，以及國民經濟新的增長點。
微小型技術的發展離不開微小型零件的加工制造技術，微細切削加工技術具有可加工材料范圍廣、加工、加工精度可控、成本較低的特點，使之成為微小型化零件制造的手段。微細切削加工機床是實現微細切削技術的核心之一，然而微細切削加工參數小，精度要求高，鑄鐵平臺對機床的導軌運動精度、控制系統的響應速度與精度、反饋原件的精度、機床的整體剛度等，都提出了很高的要求。機床系統的響應超調、滯后或是機床振動，都會影響微細切削加工過程，較終影響微細加工質量。因此，搭建專用的微細切削加工平臺，是開展微細切削機理、微細切削加工工藝和微小型結構和零件加工技術研究的前提條件。
機床的床身采用大理石整體加工而成，由于大理石硬度高、密度高，可以增加機床床身整體的阻尼系數，提高機床整體隔震性能，避免加工過程中由外力引起機床振動的現象。同時，大理石材質致密、硬度，使用磨削加工可至鏡面級精度，加之經過長期的時效處理，其組織結構均勻，線性膨脹率極低，表面無內應力，因此特別適合加工成氣體靜壓支承結構的長直型導軌，有利于提高導軌的精度、剛度、直線度。
機床導軌采用封閉式氣體靜壓支承形式，其工作原理是將具有壓力的氣體，經調壓閥和節流器(小孔截流原理的氣孔)輸送到導軌表面，再通過出氣孔流出，氣體流動在滑塊與導軌之間形成了穩定的空氣薄膜，即為承載氣膜，可使導軌與滑塊之間處于氣體摩擦狀態。氣浮滑塊由4塊鋁合金板組成形如“口"形的結構，滑塊上部與載物臺相連接，氣浮導軌穿過口字型中部，滑塊內部有可連通的氣路，當外部通入高壓氣體，經過滑塊內部氣路，從滑塊表面若干的微小氣孔流出，可以在滑塊和導軌之間形成具有壓力和剛度的氣膜，并在滑塊的4個角落設置有出氣口，以導軌運動時，氣膜具有的流動性。在氣膜作用下，滑塊連接的載物臺就可以在導軌上平穩移動。其特點是：滑塊與空氣膜的摩擦系數，幾乎可以忽略不計，摩擦力，滑塊移動時僅需要克服其自身質量所引起的慣性力，有利于提高運動控制系統的控制精度；其承載的重量由氣膜剛度決定，而氣膜剛度取決于氣膜的壓力和氣膜的面積。從圖中可知，該滑塊的面積較大，其承載能力遠大于微細切削的載荷，可將氣膜視為剛體；導軌的運動速度對氣膜厚度影響很小，導軌移動直線度較高。因此，該種導軌形式適用于精密機床的進給運動系統上。