超精密機(jī)床與普通機(jī)床的區(qū)別，及其關(guān)鍵部件的技術(shù)要求

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機(jī)床加工從加工精度上分為普通加工，精密加工，高精密加工和超精密加工。普通加工的精度一般在10~100um，精密加工精度一般在3~10um，高精密加工精度一般在0.1~3um,而精度要求高于0.1um的屬于超精密加工精度。
超精密機(jī)床與一般機(jī)床的最主要的區(qū)別是,加工精度要求很高,因此,普通機(jī)床不引起人們重視或根本不必考慮的因素就有可能上升為重要因素,如熱變形、力變形、振動、定位及材料等,就會影響超精密機(jī)床的加工精度.這些因素對機(jī)床提出了很高的精度要求,如機(jī)床的材料，主軸回轉(zhuǎn)精度、主軸受力及熱的變形、主軸驅(qū)動、工件夾持、導(dǎo)軌運(yùn)動直線性及定位等。
機(jī)床的結(jié)構(gòu)材料
超精密機(jī)床的結(jié)構(gòu)材料對機(jī)床精度的影響很大.鑄鐵和鋼在過去曾是機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)材 料,今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi),作為普通機(jī)床的材料,仍將發(fā)揮很大作用.但是,超精密機(jī)床結(jié)構(gòu)材料必須滿足性能穩(wěn)定、熱變形小、振動衰減性好等要求.鑄鐵和鋼已難以滿足這些要求,特別是熱變形的要求.為此,國外早就代之以非金屬材料,如天然花崗巖材料,它有很多優(yōu)點(diǎn),其膨脹系數(shù)是鑄鐵的2/3,已應(yīng)用于很多超精密機(jī)床。日本又開發(fā)了精密陶瓷材料,熱膨脹系數(shù)約為鑄鐵的1/20一1/240.
機(jī)床的主軸
超精密加工機(jī)床的主軸在加工過程中直接支持工件或刀具的運(yùn)動,故主軸的回轉(zhuǎn)精度直接影響到工件的加工精度,因此可以說主軸是超精密加工機(jī)床中最重要的一個(gè)部件,通過機(jī)床主軸的精度和特性可以評價(jià)機(jī)床本身的精度。目前研制開發(fā)的超精密加工機(jī)床的主軸粗度最高的是空氣靜壓軸承主軸,高精度空氣軸承主軸回轉(zhuǎn)精度可達(dá)0.05um,最高可達(dá)0.03um。
直線導(dǎo)軌
作為刀具和工件相對定位機(jī)構(gòu)的直線導(dǎo)軌,是僅次于主軸的重要部件。對超精密加工機(jī)床直線導(dǎo)軌的基本要求是:動作靈活、無爬行等不連續(xù)動作;直線精度好;在實(shí)用中具有與使用條件相適應(yīng)的剛度;高速運(yùn)動時(shí)發(fā)熱量小;維修保養(yǎng)容易。超精密加工機(jī)床中的常用導(dǎo)軌有V-V型滑動和滾動導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌和氣體靜壓導(dǎo)軌。空氣靜導(dǎo)軌是目
前最好的導(dǎo)軌,其直線度可達(dá)0.1~0.2um/250mm。

進(jìn)給和微量進(jìn)給系統(tǒng)
進(jìn)給系統(tǒng)中最常用的是各種進(jìn)給絲杠,超精密加工機(jī)床的滾珠絲杠一般的精度等級為C0.滾珠絲杠不需要靜壓絲杠所必需的附屬裝置,因而使用極為方便,但作為亞微米級超精密加工機(jī)床的進(jìn)給絲杠必須考慮到滾珠的轉(zhuǎn)動和滾珠間的接觸滑動有微小的振動及與滑動絲杠等相比較振動衰減特性差等問題。超精密加工機(jī)床中還廣泛應(yīng)用微量進(jìn)給機(jī)構(gòu),以滿足對更高定位精度和進(jìn)給分辨率的要求,常用的方法有:滾動絲杠進(jìn)給和彈性進(jìn)給并用的方法,粗調(diào)和微調(diào)壓電元件組合的方法
環(huán)境條件
超精密加工的環(huán)境條件有三。其一是潔凈,作為超精密加工機(jī)床的工作環(huán)境應(yīng)為2000~3000級以下;其二是振動,超精密加工機(jī)床必須設(shè)置性能優(yōu)良的隔振裝置。目前國內(nèi)外超精密加工機(jī)床中,大多采用空氣彈簧隔振系統(tǒng);其三是溫度,超精密加工必須在恒溫條件下進(jìn)行.通常從兩個(gè)方面入手,一是選擇合適的部件材料,超精密加工機(jī)床中使用的和候選的材料有氧化鋁陶瓷、鑄鐵、鋼、殷鋼、花崗巖、樹脂混凝土和零膨漲玻璃。二是保證溫度的恒定控制.