精密加工和超精密加工所用的加工设备范围很广,如各种精密机床、超精密机床、激光加工机、梢密电火花加工机床、离子束加工机,以及镀膜、涂敷等加工设备。对切削加工设备来说,代表性的机床有超精密车床,用来加工各种轴类、盘套类和带曲面的零件等;超精密铣床配有精密回转工作台,用于加工平面和多面体零件;研磨机和抛光机仍然是重要的精密加工设备,用于加工外圆、孔、平面等,按加工需求有精密类型的。归纳起来,精密加工和超精密加工用的加工设备应有以下一些要求:
(1)高精度 包括高的静精度和动精度,主要的性能指标有几何精度、运动精度(定位精度、重复定位精度)和分辨力等,如
抛光机的主轴回转精度、导轨运动精度、分度精度等。现代的精密机床和超精密机床大多采用液体静压轴承或空气静压轴承的主轴和导轨,精密滚珠丝杠传动,配有徵动工作台、误差补偿装置,实现徽位移。对于高速回转的零件、部件都应进行动平衡。
(2)高刚度 包括静刚度和动刚度,除零部件本身的刚度外,还应注意接触刚度,同时应考虑由工件、机床、刀具、夹具所组成的工艺系统刚度。精密机床和超精密机床虽然切削力不大,但机床受力变形将会造成精度上的很大影响。
(3)高稳定性和保持性 设备在经过运输、仓储、安装调试后,在规定的工作环境下,使用过程中应能长时间保持精度、抗干扰、稳定地工作。因此,加工设备应有良***的耐磨性、抗振性、热稳定性。
(4)高自动化 为了保证加工质量,减少人为因素影响,现代精密机床和超精密机床多配置精密数控系统以实现自动控制,或采用计算机控制来实现适应控制、***化等以保证零件生产加工要求。
精密加工和超精密加工设备与其基础元、部件关系密切,一方面,只有***良的基础元、部件才能有***良的加工设备,因此世界各国均十分重视基础元、部件的开发和研究,以便不断提高精密加工和超精密加工设备的水平,扩展
抛光机应用范围;另一方面,***良系列的基础元部件以快速响应市场需求,缩短精密加工和超精密加工设备的开发周期。当前,基础元、部件的发展十分迅速,主要有主轴及其轴承、导轨及其滚动组合体(滚动直线导轨)、滚珠丝杠、光栅激光检测装置、微位移装置、分度转台等,而已经出现主轴单元、进给单元等部件形式。主轴单元包含了主轴、轴承、电动机及主轴箱,形成一个独立体,甚至主轴与电动机轴成为体,电动机为变频电动机,可进行无级调速,代替了整个主轴部件;进给单元是将导轨、滚珠丝杠、伺服电动机、位置检测合在一起,成为独立体;新近,又出现了直线电动机进给伺服单元,简称直线单元,将直线电动机、滚动导轨、光栅检测装置等合在一起,形成一个独立体,直接得到直线运动,免去了由转动换为直线运动的环节,不仅结构简单,又提高了精度,可广泛用于各种机床、加工中心上。
