留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

液体静压运动副的四轴联动精密加工机床结构设计

赵惠英 郝磊 周春临 薛飞 赵凌宇 赵家宁

赵惠英, 郝磊, 周春临, 薛飞, 赵凌宇, 赵家宁. 液体静压运动副的四轴联动精密加工机床结构设计[J]. 制造技术与机床, 2024, (2): 9-17. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.001
引用本文: 赵惠英, 郝磊, 周春临, 薛飞, 赵凌宇, 赵家宁. 液体静压运动副的四轴联动精密加工机床结构设计[J]. 制造技术与机床, 2024, (2): 9-17. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.001
ZHAO Huiying, HAO Lei, ZHOU Chunlin, XUE Fei, ZHAO Lingyu, ZHAO Jianing. Structure design of four-axis linkage precision machine tool for hydrostatic motion pair[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (2): 9-17. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.001
Citation: ZHAO Huiying, HAO Lei, ZHOU Chunlin, XUE Fei, ZHAO Lingyu, ZHAO Jianing. Structure design of four-axis linkage precision machine tool for hydrostatic motion pair[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (2): 9-17. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.001

液体静压运动副的四轴联动精密加工机床结构设计

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.001
详细信息
    作者简介:

    赵惠英,男,1959年生,教授,研究方向为超精密加工技术。E-mail:13601038987@163.com

    通讯作者:

    赵惠英,男,1959年生,教授,研究方向为超精密加工技术。E-mail:13601038987@163.com

  • 中图分类号: TH137

Structure design of four-axis linkage precision machine tool for hydrostatic motion pair

  • 摘要: 大口径平面、球面、非球面光学元件广泛应用于光刻机、高能激光器、高分相机等高端装备的光学系统中,尺寸大于400 mm×400 mm、表面轮廓精度均方根值(root mean square,RMS)优于1 μm等技术指标是大口径光学元件在磨削加工阶段的目标精度要求。磨削工艺主要面临如何实现高平滑的表面轮廓加工以及控制亚表面损伤层深度等问题。根据已有的实验研究,磨削机床采用高精度的液体静压运动副,可以有效地提高光学元件抛光后表面轮廓的平滑程度以及降低亚表面损伤层的厚度。具备上述特性的高性能磨削机床国外对中国禁运,而国内尚无成熟的商品。因此,文章研制了一种采用液体静压运动副的四轴联动精密加工机床,分析了机床的主要构型,进行了机床主要运动部件的精度分配,完成了基于液体静压运动副的X/Y/Z/C四轴的设计方案,最后进行了光学元件磨削加工工艺实验,实现了380 mm×541 mm口径微晶玻璃磨削面形精度±0.471 μm(RMS值)、表面粗糙度Ra0.3 μm的加工目标。

     

  • 图  1  大口径超精密数控非球面铣磨机床UAG900的示意图和现场照片

    图  2  X轴导轨副及电机驱动布局图

    图  3  X溜板的静态仿真分析

    图  4  X轴溜板模态分析

    图  5  Y轴结构方案和装配现场照片

    图  6  横梁的自重变形云图

    图  7  配重后Z轴变形示意图

    图  8  Z轴部件结构布局图

    图  9  机床Z轴进给系统的构成

    图  10  方箱型闭式液体静压导轨副结构

    图  11  自动补偿平衡系统原理图

    图  12  闭式方箱静力学分析结果

    图  13  高精度液体静压回转工作台结构示意图

    图  14  转台电机结构示意图

    图  15  转台静压盘

    图  16  回转工作台精度试验

    图  17  回转工作台径向误差

    图  18  砂轮进刀示意图

    图  19  UAG900加工示意图

    图  20  磨削后检测效果示意图

    表  1  机床主要技术指标检测结果

    序号 名称 参数
    1 X轴定位精度 1.264 μm/1 000 mm
    2 X轴重复定位精度 0.349 μm/1 000 mm
    3 X轴直线度 0.052 μm/100 mm
    4 Y轴定位精度 1.031 μm/750 mm
    5 Y轴重复定位精度 0.208 μm/750 mm
    6 Z轴定位精度 0.834 μm/350 mm
    7 Z轴重复定位精度 0.197 μm/350 mm
    8 主轴径向跳动 0.063 μm
    9 主轴轴向跳动 0.061 μm
    10 转台径向跳动 0.063 μm
    11 转台轴向跳动 0.076 μm
    下载: 导出CSV
  • [1] Betti R,Hurricane OA. Inertial-confinement fusion with lasers[J]. Nature Physics,2016,12(5):435-448.
    [2] Ma X X,Wang J L,Wang B,et al. Testing the space optical telescope optical system with modified phase retrieval technology[C]. 7th Symposium on Novel Photoelectronic Detection Technology and Applications. Proceedings of SPIE,2021.
    [3] Baisden P A,Atherton L J,Hawley R A,et al. Large optics for the national ignition facility[J]. Fusion Science and Technology,2016,69(1):295-351.
    [4] Xu X,Shen Z,Tong G,et al. Sparse subaperture stitching method for measuring large aperture planar optics[J]. Optical Engineering,2016,55(2):024103. doi: 10.1117/1.OE.55.2.024103
    [5] Campbell J H,Hawley-Fedder R A,Stolz C J,et al. NIF optical materials and fabrication technologies:An overview[C]. 2nd Annual Conference on Optical Engineering at the Lawrence Livermore National Laboratory. Proc of SPIE,2004.
    [6] Sommargren G E,Phillion D W,Johnson M A,et al. 100-picometer interferometry for EUVL[C]. California :SPIE's 27th Annual International Symposium on Microlithography,2002.
    [7] 庄司克雄. 磨削加工技术[M].郭隐彪,王振忠,译.北京:机械工业出版社,2007.
    [8] 高腾,李长河,张彦彬,等. 纳米增强生物润滑剂CFRP材料去除力学行为与磨削力预测模型[J]. 机械工程学报,2023,59(13):325-342.
    [9] 李昊罡,王晓铭,张泽晨,等. 大型风电传动齿轮成形铣削刀具刃形曲线设计[J]. 制造技术与机床,2023(2):57-65.
    [10] 杨辉. 精密超精密加工技术新进展[M].北京:航空工业出版社,2016.
    [11] 赵惠英. 国家高技术研究发展计划(863计划)课题技术研究报告[R]. 西安:西安交通大学精密工程研究所,2012:9-26.
    [12] 袁哲俊,王先逵. 精密和超精密加工技术[M].北京:机械工业出版社, 2016:69.
    [13] 李蕾,崔建国. 精密机械设计[M].北京:化学工业出版社,2005:69-70.
  • 加载中
图(20) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  166
  • HTML全文浏览量:  26
  • PDF下载量:  53
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 修回日期:  2023-11-04

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要提示

    1. 唯一官方网站:1951.mtmt.com.cn

    2. 本刊编辑部、工作人员邮箱后缀为@jcs.gt.cn

    3. 电话

    010-64739683/79(稿件、进度)

    010-64739685(缴费、录用证明)

    4. 作者服务QQ群:238874846

    注意以上信息,谨防冒名、被骗!

    《制造技术与机床》编辑部