微小型加工裝備的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
微小型機(jī)械加工系統(tǒng)是目前世界上重要的先進(jìn)性技術(shù)，這種橋梁 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了微觀(guān)加工制造領(lǐng)域與宏觀(guān)加工制造領(lǐng)域的相互連接，并作 為了 21世紀(jì)重點(diǎn)技術(shù)的發(fā)展方向，國(guó)內(nèi)外科研學(xué)者傾注了大量的物 力，財(cái)力用于微小型加工設(shè)備的研究，并取得了一定顯著的科研成果ra。 其中，曰本、歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在微小型加工設(shè)備方面的研究起步較早, 并且有許多技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商品化，為世界微機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展做 出了卓越貢獻(xiàn)。相比之下，我國(guó)在微小型加工設(shè)備的研究方面起步較晚，但也取得了一定的科研成果。1國(guó)外微小型加工裝備的研究現(xiàn)狀曰本先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究院AIST于1998年開(kāi)發(fā)出了當(dāng)時(shí)被認(rèn)為 是世界上最小的微小車(chē)床，這臺(tái)微小車(chē)床的外型尺寸為長(zhǎng)32mm,寬 25mm,高30.5mm,其重量?jī)H為mOg22洳圖1 ,在這臺(tái)微小車(chē)床上裝備 有一個(gè)刀架和一個(gè)微機(jī)電驅(qū)動(dòng)主軸，其定位精度達(dá)到25nm,通過(guò)對(duì)步 進(jìn)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給方式的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)給率為400pm/s的平滑進(jìn)給,其主軸電機(jī)功率雖然僅有1.5w,但可實(shí)現(xiàn)最高 10,000rpm 的轉(zhuǎn)速。2005年位于曰本的NANO株式會(huì)社成功研 制出了一臺(tái)小型的精密CNC加工機(jī)床2 (如圖2 所示，該精密機(jī)床的加工精度能夠達(dá)到微米級(jí), 并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商品化。西北大學(xué)和伊利諾伊斯大學(xué)兩所大學(xué)院校共 同研制出了一臺(tái)主軸轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到200,OOOrpm, 進(jìn)給系統(tǒng)的分辨率能夠達(dá)到0.5pm的微小型車(chē)床 44 ft卩圖3所示，密歇根大學(xué)在此方面也進(jìn)行了大 量的研究工作，并成功的研制出了一臺(tái)能夠進(jìn)行 三維復(fù)雜曲面加工的微小型加工單元55洳圖4所 示)，這臺(tái)微小型加工單元的主軸驅(qū)動(dòng)方式采用氣 動(dòng)渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，主軸的最高轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到 20,000rpm,主軸的回轉(zhuǎn)精度能達(dá)到1pm,其定位 精度能達(dá)到0.5pm。弗朗恩霍夫研究院Fraunhofer Institute針 對(duì)應(yīng)用常規(guī)尺寸的機(jī)床加工微小型零件所出現(xiàn)的 諸多問(wèn)題，在微小型加工系統(tǒng)的研究方面進(jìn)行了 一系列的研究工作，并已成功研制出了微小型加 工中心[6洳圖5所示。2 國(guó)內(nèi)微小型加工裝備的研究現(xiàn)狀在微小型加工設(shè)備研究方面我國(guó)起步相對(duì)較 晚,但其發(fā)展卻相對(duì)較快，并有一些技術(shù)已處于國(guó) 際領(lǐng)先地位。國(guó)內(nèi)有多家科研院所及高校開(kāi)展了 關(guān)于微小型制造技術(shù)方面的研究，其中哈爾濱工 業(yè)大學(xué),北京理工大學(xué)，南京航空航天大學(xué)，清華 大學(xué)，長(zhǎng)春理工大學(xué)等一批高等院校取得了卓越 的研究成果。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的精密工程研究所于2007 年研制出了一臺(tái)微小型超精密三軸聯(lián)動(dòng)精工銑床 77 (如圖6所示)，該機(jī)床的外形尺寸為300mmX 300mm x290mm,主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)到了 160,000rpm,主軸回轉(zhuǎn)精度達(dá)到了 1,工作臺(tái)重復(fù) 定位精度±0.25pm,位置精度±0.5pm/75mm,機(jī)床 使用的刀具為進(jìn)口刀具，最小直徑為0.15mm。北京理工大學(xué)研制了一臺(tái)用于加工形狀復(fù)雜 的微小型軸類(lèi)零件的微小型車(chē)銑加工中心2洳圖 7所示）該加工中心工作臺(tái)的重復(fù)定位精度為± 0.2pm,進(jìn)行車(chē)削加工時(shí)車(chē)削主軸轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到 8000rpm,進(jìn)行銑削加工時(shí)銑削頭主軸轉(zhuǎn)速能夠達(dá) 到 60,000rpm。多年來(lái)長(zhǎng)春理工大學(xué)一直致力于超精密微小 型加工設(shè)備的研究，并研制出了一臺(tái)三軸聯(lián)動(dòng)數(shù) 控銑床9,機(jī)床外形尺寸為400mm x400mm X 500mm,主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)到60000rpm,主軸徑向 跳動(dòng)誤差為±1pm,工作臺(tái)采用滾珠絲杠精密滑 臺(tái),其運(yùn)動(dòng)精度為±0.4pm/100mm。海天精工相關(guān)產(chǎn)品：加工中心,鉆攻中心,高速加工中心,立式加工中心,雕銑機(jī)