微小型加工裝備的國內外研究現狀綜述
微小型機械加工系統是目前世界上重要的先進性技術，這種橋梁 技術實現了微觀加工制造領域與宏觀加工制造領域的相互連接，并作 為了 21世紀重點技術的發展方向，國內外科研學者傾注了大量的物 力，財力用于微小型加工設備的研究，并取得了一定顯著的科研成果ra。 其中，曰本、歐美等發達國家在微小型加工設備方面的研究起步較早, 并且有許多技術已經實現了商品化，為世界微機械制造技術的發展做 出了卓越貢獻。相比之下，我國在微小型加工設備的研究方面起步較晚，但也取得了一定的科研成果。1國外微小型加工裝備的研究現狀曰本先進科學技術研究院AIST于1998年開發出了當時被認為 是世界上最小的微小車床，這臺微小車床的外型尺寸為長32mm,寬 25mm,高30.5mm,其重量僅為mOg22洳圖1 ,在這臺微小車床上裝備 有一個刀架和一個微機電驅動主軸，其定位精度達到25nm,通過對步 進驅動進給方式的優化，實現了進給率為400pm/s的平滑進給,其主軸電機功率雖然僅有1.5w,但可實現最高 10,000rpm 的轉速。2005年位于曰本的NANO株式會社成功研 制出了一臺小型的精密CNC加工機床2 (如圖2 所示，該精密機床的加工精度能夠達到微米級, 并且已經實現了商品化。西北大學和伊利諾伊斯大學兩所大學院校共 同研制出了一臺主軸轉速能夠達到200,OOOrpm, 進給系統的分辨率能夠達到0.5pm的微小型車床 44 ft卩圖3所示，密歇根大學在此方面也進行了大 量的研究工作，并成功的研制出了一臺能夠進行 三維復雜曲面加工的微小型加工單元55洳圖4所 示)，這臺微小型加工單元的主軸驅動方式采用氣 動渦輪機驅動，主軸的最高轉速能夠達到 20,000rpm,主軸的回轉精度能達到1pm,其定位 精度能達到0.5pm。弗朗恩霍夫研究院Fraunhofer Institute針 對應用常規尺寸的機床加工微小型零件所出現的 諸多問題，在微小型加工系統的研究方面進行了 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 國內微小型加工裝備的研究現狀在微小型加工設備研究方面我國起步相對較 晚,但其發展卻相對較快，并有一些技術已處于國 際領先地位。國內有多家科研院所及高校開展了 關于微小型制造技術方面的研究，其中哈爾濱工 業大學,北京理工大學，南京航空航天大學，清華 大學，長春理工大學等一批高等院校取得了卓越 的研究成果。哈爾濱工業大學的精密工程研究所于2007 年研制出了一臺微小型超精密三軸聯動精工銑床 77 (如圖6所示)，該機床的外形尺寸為300mmX 300mm x290mm,主軸最高轉速達到了 160,000rpm,主軸回轉精度達到了 1,工作臺重復 定位精度±0.25pm,位置精度±0.5pm/75mm,機床 使用的刀具為進口刀具，最小直徑為0.15mm。北京理工大學研制了一臺用于加工形狀復雜 的微小型軸類零件的微小型車銑加工中心2洳圖 7所示）該加工中心工作臺的重復定位精度為± 0.2pm,進行車削加工時車削主軸轉速能夠達到 8000rpm,進行銑削加工時銑削頭主軸轉速能夠達 到 60,000rpm。多年來長春理工大學一直致力于超精密微小 型加工設備的研究，并研制出了一臺三軸聯動數 控銑床9,機床外形尺寸為400mm x400mm X 500mm,主軸最高轉速達到60000rpm,主軸徑向 跳動誤差為±1pm,工作臺采用滾珠絲杠精密滑 臺,其運動精度為±0.4pm/100mm。海天精工相關產品：加工中心,鉆攻中心,高速加工中心,立式加工中心,雕銑機