微小型加工裝備的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
微小型機械加工系統(tǒng)是目前世界上重要的先進性技術(shù)，這種橋梁 技術(shù)實現(xiàn)了微觀加工制造領(lǐng)域與宏觀加工制造領(lǐng)域的相互連接，并作 為了 21世紀重點技術(shù)的發(fā)展方向，國內(nèi)外科研學(xué)者傾注了大量的物 力，財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)達國家在微小型加工設(shè)備方面的研究起步較早, 并且有許多技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了商品化，為世界微機械制造技術(shù)的發(fā)展做 出了卓越貢獻。相比之下，我國在微小型加工設(shè)備的研究方面起步較晚，但也取得了一定的科研成果。1國外微小型加工裝備的研究現(xiàn)狀曰本先進科學(xué)技術(shù)研究院AIST于1998年開發(fā)出了當(dāng)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(qū)動主軸，其定位精度達到25nm,通過對步 進驅(qū)動進給方式的優(yōu)化，實現(xiàn)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(xiàn)最高 10,000rpm 的轉(zhuǎn)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(jīng)實現(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 同研制出了一臺主軸轉(zhuǎn)速能夠達到200,OOOrpm, 進給系統(tǒng)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(xué)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(fù)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(qū)動方式采用氣 動渦輪機驅(qū)動，主軸的最高轉(zhuǎn)速能夠達到 20,000rpm,主軸的回轉(zhuǎn)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(yīng)用常規(guī)尺寸的機床加工微小型零件所出現(xiàn)的 諸多問題，在微小型加工系統(tǒng)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(nèi)微小型加工裝備的研究現(xiàn)狀在微小型加工設(shè)備研究方面我國起步相對較 晚,但其發(fā)展卻相對較快，并有一些技術(shù)已處于國 際領(lǐng)先地位。國內(nèi)有多家科研院所及高校開展了 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 年研制出了一臺微小型超精密三軸聯(lián)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(zhuǎn)速達到了 160,000rpm,主軸回轉(zhuǎn)精度達到了 1,工作臺重復(fù) 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(xué)研制了一臺用于加工形狀復(fù)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(fù)定位精度為± 0.2pm,進行車削加工時車削主軸轉(zhuǎn)速能夠達到 8000rpm,進行銑削加工時銑削頭主軸轉(zhuǎn)速能夠達 到 60,000rpm。多年來長春理工大學(xué)一直致力于超精密微小 型加工設(shè)備的研究，并研制出了一臺三軸聯(lián)動數(shù) 控銑床9,機床外形尺寸為400mm x400mm X 500mm,主軸最高轉(zhuǎn)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(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