2高精度自動(dòng)組合機(jī)床設(shè)計(jì)R.吙寧和M.沃爾特Precitech公司，基恩，美國(guó)新罕布什爾03431范晨寅譯關(guān)鍵詞：超精密加工，自由曲面光學(xué)器件，金剛石銑刀，模塊化1摘要：全自動(dòng)超精密組合機(jī)床3000已經(jīng)被開發(fā)出來，以滿足需要一個(gè)綜合的可負(fù)擔(dān)得起的多軸機(jī)床的能力，銑削，磨削和超精密車削表面。需要普遍超精密組合機(jī)床的開發(fā)來滿足磨銑形光學(xué)透鏡陣列的要求，溝槽模式和金剛石車削。本文論述了設(shè)計(jì)全新的全自動(dòng)的3000組合機(jī)床的有利的高新技術(shù)。最后評(píng)價(jià)機(jī)器配置并測(cè)定精度，剛度和模塊化。超精密組合機(jī)床的內(nèi)容已被大大改良，以適應(yīng)新的配置。有限元件模型，用于評(píng)估靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能的機(jī)器部件。穩(wěn)態(tài)熱分析的機(jī)器已編制，該地區(qū)出現(xiàn)的熱誤差減少。散熱環(huán)境被大大改良并保持機(jī)床的溫度穩(wěn)定，以小于0.05（0.1F）。切削試驗(yàn)顯示，該組合機(jī)器適合銑削三維形式，金剛石車削軸對(duì)稱零件及磨洪水冷卻環(huán)境。2前言：組合機(jī)床多軸箱通常采用一根動(dòng)力軸帶動(dòng)多根主軸的工作方式,由于各傳動(dòng)軸必須在有限的箱體空間內(nèi)得到適宜的分布位置并避免干涉,且各軸的設(shè)計(jì)又必須保證其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、強(qiáng)度和剛度,因此多軸箱設(shè)計(jì)難度大、周期長(zhǎng)1,往往成為組合機(jī)床設(shè)計(jì)的瓶頸,改變這一局面的措施是采用計(jì)算機(jī)輔助模塊化設(shè)計(jì)。模塊化設(shè)計(jì)是一種標(biāo)準(zhǔn)化、組合化設(shè)計(jì),它不是面向某一具體產(chǎn)品,而是面向某一類產(chǎn)品系統(tǒng)以至有相似功能的相鄰產(chǎn)品系統(tǒng),它不必對(duì)每種產(chǎn)品施以單獨(dú)設(shè)計(jì),而是精心設(shè)計(jì)出多種模塊,用巧妙、靈活而多變的方式組合出多樣化的產(chǎn)品2。為此,我們開發(fā)了支持模塊化設(shè)計(jì)的組合機(jī)床CAD系統(tǒng)3,將CAD技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)方法用于組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì),不僅可以縮短多軸箱的設(shè)計(jì)和制造周期,降低成本,而且有助于保證多軸箱的質(zhì)量,增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。3配置：3各部分移動(dòng)要素之間的聯(lián)系，通過私服系統(tǒng)或服務(wù)回路如果產(chǎn)生我們不需要的阻力和錯(cuò)誤的動(dòng)力，那么密封片加工廢棄物必須通過使用非接觸式推送到相應(yīng)位置。服務(wù)循環(huán)必須細(xì)膩以便讓電纜的數(shù)量減少到最低限度時(shí)，任何時(shí)候都必須如此。最后，電纜必須以捆綁的方式，以提供一個(gè)中立的軸以便仍然平行于整個(gè)滑動(dòng)的過程。對(duì)一些機(jī)器的配置評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)如下：水冷卻液兼容性，在相同的地方，比較容易建立次系統(tǒng)，能夠讓單點(diǎn)的金剛石反轉(zhuǎn)過來，有技術(shù)能力的金剛石元件裝置，和模塊化生產(chǎn)并存。這是共同思考的機(jī)器配置在常規(guī)方式下運(yùn)行，然而，這可能導(dǎo)致的超精密設(shè)計(jì)了錯(cuò)誤的道路。超精密機(jī)床的設(shè)計(jì)的根本是，移動(dòng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有利于要素流動(dòng)的電性和自由的聯(lián)系。流體電性提供了一個(gè)平均的影響值，這反過來又產(chǎn)生直線和真正意義上的相位移動(dòng)并超過單個(gè)元素。圖-1自由-3000組合機(jī)床去除外蓋顯示圖要產(chǎn)生三個(gè)軸的各方向運(yùn)動(dòng)，至少有一個(gè)軸必須安裝到另一臺(tái)。但是，如果以滑行方式移動(dòng)將造成的大范圍位移，然后我們會(huì)發(fā)現(xiàn)的是預(yù)期的精度的結(jié)果將直線下滑。自由3000組合機(jī)床的設(shè)計(jì)與150毫米垂直滑動(dòng)安裝到350mm的橫向滑動(dòng)和三分之一250毫米橫向滑動(dòng)架正交其他兩個(gè)滑動(dòng)制作的最4后軸的總向量運(yùn)動(dòng)。在概念階段的自由3000，這是確定一個(gè)非接觸式艙壁的設(shè)計(jì)將單獨(dú)的切削過程的組合滑軌分離出來，提供隔離的水冷卻系統(tǒng)。該全自動(dòng)3000組合機(jī)床是基于模塊化設(shè)計(jì)。機(jī)床自動(dòng)化設(shè)計(jì)，石油靜水中的滑動(dòng)量，電器及氣動(dòng)柜的目的為共同的一個(gè)共同的目的但又是三個(gè)獨(dú)立的形式的機(jī)床，Nanoform350，Nanoform700和全自動(dòng)3000。共同的模塊化設(shè)計(jì)有利于規(guī)模經(jīng)濟(jì)的組成部分并有利于提高能力和建立機(jī)器部件的水平，然后迅速作出反應(yīng)，滿足客戶的需求。4機(jī)械零件：所有這三個(gè)線性滑軌都是利用石油靜壓墊，在供應(yīng)壓力為250磅，和直線電機(jī)生產(chǎn)超精密輪廓和定位。靜壓“框中鍵入”滑動(dòng)的方式，選擇在每個(gè)軸的剛度和能夠提供連續(xù)下滑的過程。高剛度縱向滑動(dòng)開發(fā)掛載到橫軸通過角支架。重點(diǎn)垂直于滑蓋，設(shè)計(jì)中以降低移動(dòng)質(zhì)量為前提，這將使伺服帶寬仍然很高。如果對(duì)一些制衡的設(shè)計(jì)概念進(jìn)行評(píng)價(jià)并討論它的能力，過程中產(chǎn)生的阻力，是不影響的，整個(gè)設(shè)計(jì)方便又便宜。選定一個(gè)反平衡空氣活塞，因?yàn)樗粫?huì)有助于產(chǎn)生大量的惰性氣體。其他無摩擦設(shè)計(jì)，如電纜質(zhì)量制衡一倍移動(dòng)的質(zhì)量，并創(chuàng)造了第二次諧波。最后，空氣活塞抗衡將方便和廉價(jià)的實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)的商用缸最初使用的是額定摩擦力相當(dāng)于1-2的載荷。在執(zhí)行氣瓶的垂直滑動(dòng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，摩擦產(chǎn)生了不良的滑動(dòng)錯(cuò)誤。經(jīng)過一些努力，我們減少了摩擦導(dǎo)致設(shè)計(jì)并不影響非接觸空氣活塞。圖-2的Frictionless空氣活塞反平衡為了避免錯(cuò)誤，扭轉(zhuǎn)滯后，設(shè)計(jì)采用提供恒壓空氣活塞。該系統(tǒng)包括一個(gè)精確調(diào)節(jié)，保持恒定的壓力，出液閥。該流液閥允許超過10倍的數(shù)量最多流離失所的遍歷率，必須用盡環(huán)境如（圖3）。不斷的非扭轉(zhuǎn)流量通過該系統(tǒng)減少了變化阻力作為功能的滑動(dòng)過程的方向和發(fā)展。5新一代的透鏡和反射鏡組成的部分是自由曲面的形狀，即沒有軸的改革，但也不是一個(gè)表面形狀就可以說明的，可確定的是地圖點(diǎn)，一個(gè)方程，或計(jì)算機(jī)模型代表的固態(tài)形式。自由的組成部分需要部分削減高達(dá)數(shù)天的熱穩(wěn)定和完整測(cè)試。該全自動(dòng)3000需要熱量和溫度控制器產(chǎn)生的環(huán)境0.05（0.1F）（圖3）。關(guān)鍵的要素，如機(jī)床主軸冒口類似于飛行裝置輪制造，低膨脹系數(shù)的鎳基合金。圖-310小時(shí)機(jī)器溫度穩(wěn)定性圖加上金剛石刀架裝上銑主軸冒口（圖-5）和一個(gè)主軸上安裝的水平下滑，在自動(dòng)3000組合機(jī)床中可以配置成為車床。持有人的工具的設(shè)計(jì)