金刚石车床[精选].ppt

传说中的 “神器” —LODTM 詹士成 目录： 1.LODTM结构 20世纪50年代末期，随着国防技术和尖端技术发展的需要，美国首先发展了金刚石刀具精密切削技术，当时称为“SPDT技术”（Signal Point Diamond Turning）或者“微英尺技术”。 1微英尺=0.025μm 目前 ,世界上超精密加工最高水平的三台大型超精密机床分别是:美国 LLNL国家实验室的 DT M—3型卧式大型光学金刚石车床、 LODT M型立式大型光学金刚石车床和英国 Cranfield公司研制成功的 OAG M—2500型超精密机床。 美国LLL实验室的LODTM LLL=Lowrence Livermore National Laboratory （美国劳伦斯里弗莫尔国立研究所） / LODTM由美国国防部高等研究计划局（DARPA）投资1300万美元，LLL实验室和空军Wright航空研究所等单位合作研制。 1980年3月开始到1983年7月初步制成加工光学零件的LODTM大型光学金刚石切削机床（Large Optical Diamond Turning Machine），历时40个月。1984年LODTM正式研制成功。 该机床可加工大型金属反光镜的范围： 尺寸：Φ1625*500mm 重量：1360kg 机床结构：立式（减小工件重量产生的变形） 机床主轴：油静压径向轴承 ,液体静压止推轴承,柔性连接驱动方式 机床导轨：X 轴为 V 一平面液体静压导轨 Z 轴为平面空气静压导轨 机床底座：6.4 x4.6 x l.5m3 的花岗岩 ,花岗岩热膨胀系数低 ,稳定性好,对振动的衰减能力 比钢强15 倍。 机床结构特点： 吸湿性 钻孔埋入螺母 2. LODTM机床精度 设计精度： 半径方向形状误差27.9nm 圆度和平面度12.5nm 加工表面的粗糙度Ra≤4.2nm 当金刚石车刀切削超精度的铝、铜、硅、金或镍的薄丝时，工件在水平旋台上1s内旋转约50次。LODTM能产生公差28nm的部件．比普通的机床精确1000倍。 实测机床精度： (p-V值和RMS值) 3. LODTM主要系统 3.1微进给装置 LODTM的微进给装置使用的是快速电致伸缩式微量进给装置FTS（Fast Tool Servo）。 该装置与机床的控制系统相连，形成闭环控制系统，可用于误差补偿。 装置移动部分380g，自振频率1kHz,再现分辨率为2.5nm，最大位移量±1.27 μ m／100V。 1-压电伸缩传感器 2-制成弹性膜 3-差动电容器 4-基体 5-微位移部分 3.2在线测量系统 机床大行程的测量是 由 7 个激干涉仪完成 ，选用HP(Hewle tt一Parkard)平面镜干涉仪为系统 的光 学测量部分，基于干涉仪的外差信号 ，一个数字相位细分电路提供所需的 0.635nm 的分辨率,一个激光源为所需 7 个激光干涉仪提供输人光束，为达到精确的测量，使用碘稳定He 一Ne激光为波长基准。 X向：4路，测量大溜座的x向位移，包括位移、歪斜和倾斜。 z向：3路，测量刀座垂直运动时的位移和歪斜。 3.3隔振系统 1.4个空气隔振垫（隔振弹簧） 其中的两个内部相连，受力时自动平衡 三点支撑 2.花岗岩底座 3.恒温水靠重力流动到机床各部分 4.隔振沟，隔振墙和单独地基 3.4温度控制系统 恒温室：铝制框架和绝热塑料护墙板 空气温度控制在±0.005 ℃变化范围内 LODTM护栏中的气温精确保持在20℃。工件在机床安装后至少在12h后才能开始操作，以消散机械师留下的体温。当切割一个零件时，所有员工都停LODTM护栏外面。 LODTM机床周围的空气温度测量记录 LODTM机床恒温水温度测量记录 球形反射镜 LODOM加工的美国宇航局用的抛物面镜 家宇航局工程师HolIy Cagle在LODTM上检查SPARCLE初级反射镜 谢谢