振动式光饰机
这也是超精密机床中的极重要的问题,现在采用的办法有:
(1)超精密机床应尽量远高振源机床附近的振源,如空压图!c5铸怏的机、泵等应尽量移走。实在无法移走时,应采用单独地基、加隔振材料等措施,使这些无法移走的振源所产生的振动对超精加工的影响尽量减小。
美国INL实验室的 LODTM大型超精密车床使用大量的恒温水通到机床的各个部分,以保持机床的恒温。为避免恒温水的水泵的振动影响超精密机床,采取如下措施:水泵将恒温水打到水箱中,恒温水靠自重从水箱流到超精密机床的各个部分,这样水泵的振动将不影响超精密机床。
(2)超精密机床采用单独地基、隔振沟、隔振墙等为减小外界振动的干扰,地基应有足够的深度,地基周围用隔振沟,沟中使用吸振材料。
美国MINL实验室的LoM大型超精密车床,除机床用带隔振沟的地基外,机床装在有很厚隔墙的单独房间内。隔墙是双层的,中间有吸音材料,可以减少声波振动。
(3)使用空气隔振垫(亦称空气弹簧)现在超精密机床和精密测量平台底下都用能自动找水平的空气隔振垫,一般可以隔离2H以上的外界振动。中小型机床都用3个空气隔振垫支承,大型机床用4个空气隔振垫支承(其中有2个是内部联通的)。机床用空气隔振垫支承后,现已达到能隔离1.5-2Hz以上频率振动的传人。
机床使用空气隔振垫后需要有自动找水平的控制系统,在机床运动部件移动重心改变时,仍能保持水平。其方法是:在机床床身上安放位置相互垂直的两个电子水平仪。当机床上的运动部件移动时,由于重心改变而导致不水平,这时电子水平仪发出信号,由控制系统分别调整空气隔振垫的空气压力,使机床恢复水平位置。由于电子水平仪有不同的精度等级,可以根据需要选择,使机床的水平度达到要求。
中小型超精密机床的空气隔振垫一般都是放在机床床身下面,大型超精密机床的空气隔振垫是架在机床上较高的位置,空气隔离垫本身是放在很高的基础上的。这两种不同的空气隔振垫支承方案对机床的抗振性有较大的影响。图52是两种空气隔振垫支承机床的不同方案的对比原理图。从图中可以明显看到,当空气隔振垫支承在机床较高位置时比在机床床底支承,可以明显降低机床的重心,使机床更稳定不易产生振动。此外,在机床有振动时,如支承点在机床底面,刀具切削工件位置将有较大振幅;而在高位支承,刀具切削工件位置是处在中心点,振幅要小得多。刀具切削工件位置是振动的敏感区,因此可以说高位支承将使机床的抗振性提高,增加机床的稳定性。
空气隔振垫用橡胶制成,其高度随空气压力变化而改变,有较大的弹性,可以隔离外界振动传人。压缩空气经减压阀、充排气闯进人空气隔振垫。3个空气隔振垫的空气压力大小,由控制系统分别调整,使得基座达到水平。橡胶的空气隔振垫内有主气室和辅助气室,由可调阻尼孔相连。当它受力压缩时,主气室内空气经阻尼孔进人辅助气室,由于阻尼的作用,使压缩变缓并避免了振荡。
滚筒抛光机
制造超精密机床所用的空气隔振垫有很大的技术难度。因为它要求能隔离很低频率的振动(2Hz),故空气隔振垫必须做得很软,自振频率必须很低。同时它要求不产生振荡播摆,机床有重心改变时产生的倾斜,要迅速恢复水平,不振荡,这要求空气隔振垫内有很大的阻尼。
