金刚石车削技术及其应用（一）

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　　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。
' |* D  E: L. T$ }, _. R6 S$ R* l　　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。
7 O' T7 x0 x9 ^! y" j& ?/ [( p; m　　2.金刚石车床的布局
　　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。
* R$ }7 L2 D; ~4 y　　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
2 r. {: J" G( M7 N/ R0 s% M　　最大车削直径和长度/mm400×200
( Z9 C8 s! `& N) X2 |　　最高转速r/mm3000、5000或7000
( ?0 C. q# f9 a6 {2 l" O, r# w  r　　最大进给速度mm/min5000
　　数控系统分辩率/mm0.0001或0.00005
1 t8 ^& Y8 D( U. ~$ J9 o. N% b　　重复精度(±2σ)/mm≤0.0002/100
* ~6 o  R8 @( z: F4 _! c2 M　　主轴径向圆跳动/mm≤0.0001
) L- t& I7 {& X) \/ k! N5 `( }; c; C, \1 x8 k　　主轴轴向圆跳动/mm≤0.0001
7 d4 @7 r0 w. O3 g4 E) z　　滑台运动的直线度/mm≤0.001/150
2 K; B: M5 ?) o　　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
　　纵横滑台的静压支承刚度/(N/μm)720
　　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
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