金刚石车削技术及其应用（一）

HEATS

　　1.金刚石车床的技术关键

　　金刚石车床与镜面铣床相比，其机械结构更为复杂，技术要求更为严格。除了必须满足很高的运动平稳性外，还必须具有很高的定位精度和重复精度。镜面铣削平面时，对主轴只需很高的轴向运动精度，而对径向运动精度要求较低。金刚石车床则须兼备很高的轴向和径向运动精度，才能减少对工件的形状精度和表面粗糙度的影响。

: U; w4 `0 E* \

　　目前市场上提供的金刚石车床的主轴大多采用气体静压轴承，轴向和径向的运动误差在50nm以下，个别主轴的运动误差已低于25nm。金刚石车床的滑台在90年代以前绝大部分采用气体静压支承，荷兰的Hembrug公司则采用液体静压支承。进入90年代以来，美国的Pneumo公司(现已与Precitech公司合并)的主要产品Nanoform600和250也采用了具有高刚性、高阻尼和高稳定性的液体静压支承滑台。

- q% k/ s0 a) F0 b9 S

　　2.金刚石车床的布局

$ E( R8 a) W* r2 X ! c; W, B7 O& _6 m, c

　　金刚石车床的布局最初沿袭了传统车床的结构，主轴固定在床身上，横向沿台(X轴)装在纵向滑台(Z轴)上。因为纵、横滑台的导轨相互垂直，故又被称为十字滑台布局。其优点是技术成熟，结构紧凑，荷兰Hembrug公司的super-mikroturn就一直采用这种结构(图1)。十字滑台布局的缺点在于纵横两滑台运动时相互影响，当对动态精度要求高时，这种缺点就尤为突出。

. A8 n2 k+ D% y6 L

　　金刚石车床的基本数据如表1所示。

　　表1金刚石车床技术参数和性能示例

　　最大车削直径和长度/mm400×200

6 ]$ ]( r) f7 b$ @3 d0 ~ |

　　最高转速r/mm3000、5000或7000

% y; a$ P$ A8 b/ i

　　最大进给速度mm/min5000

# D9 A1 w ] E4 F

　　数控系统分辩率/mm0.0001或0.00005

　　重复精度(±2σ)/mm≤0.0002/100

　　主轴径向圆跳动/mm≤0.0001

: B* f8 c) w, K3 N6 j

　　主轴轴向圆跳动/mm≤0.0001

$ e/ h( l: j/ {0 V " ?$ |/ ]) D# F) F

　　滑台运动的直线度/mm≤0.001/150

% ^% F4 q0 l1 D; U. B

　　横滑台对主轴的垂直度/mm≤0.002/100

　　主轴前静压轴承(φ100mm)的刚度/(N/μm)径向1140

　　轴向1020

　　主轴后静压轴承(φ80mm)的刚度/(N/μm)640

5 ^7 b6 Q6 W: z! t# P: w+ e

　　纵横滑台的静压支承刚度/(N/μm)720

! T3 F9 Q& n- k, o5 X1 E

　　十字滑台相互影响的主要原因是X向滑台的重量要由Z向滑台来支撑。为了解决这一问题，德国蔡司公司研制了一种改进的十字滑台。其关键在于床身采用了大面积的花岗岩，Z向导轨直接加工在床身上，X向导轨虽然仍加工在Z向滑台上，但X向滑台的重量不再由Z向沿台来支撑，而是通过四条静压支柱直接由床身来支

! j7 G5 g5 Q* i