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苏州泰拓:精密设备的结构

精密设备

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    精密设备的质量取决于关键部件的质量。世界各国都投入了大量的人力物力,对精密设备的关键部件和关键技术进行了开发和研究。精密部件包括:精密主承轴部件、微进给装置、机床运动部件位移的激光在线监测装置。

    精密主承轴元件精密主承轴元件是精密设备保证加工精度的核心。主承轴要求最高的旋转精度,旋转平稳,无振动,关键在于采用精密轴承。早期使用超精密滚动轴承。用这种轴承,美国制造的精密设备的加工精度可达1μm,表面粗糙度可达ra0.040.02μm,制造这种高精度滚动轴承是非常困难的。

 

    随着静制压轴承和气体静制压轴承的使用,滚动轴承在超精密机床上的应用越来越少。静制压轴承——静制压轴承旋转精度高,转动平稳,无运动痕迹。因此,一些精密设备的主承轴采用这种轴承。压力油通过节流孔进入轴承连接面之间的油隙,使轴悬浮在轴套中而无固体摩擦。

    当轴倾斜时,联轴器表面的油隙会发生变化,从而导致相对油室中的油压不相等。机油的压差将推动轴回到其原始中心位置。静制压轴承可以获得高刚度。静制压推力轴承通常由轴同一端的两个相反的推力面组成。

    这是因为精密设备的静制压轴承在旋转时通常会产生很大的温升。例如,两个相反的推力面位于轴的两端。随着温度的升高,轴的长度增加,导致推力轴承游隙发生明显变化,轴承刚度和承载能力显著降低。精密设备的气体静制压轴承的工作原理与静制压轴承相似。

    轴通过压力空气在套筒内浮动,轴的中心位置由相对静制压空气的压差保持。由于空气流动良好,轴承的两个耦合面之间的排气间隙非常小。精密设备的轴套内的气腔面积很小,要么在进气口的孔端倒角,要么沿轴向开一个窄槽,在两端留下一个长长的无槽排气面。

    由于轴承套间隙小,对旋转和制造精度要求高。气体静制压轴承具有旋转精度高、高速热变形误差小等优点。精密设备的空气轴承的应用促进了超精密机床的发展。气体静制压轴承的主要问题是刚度低,只能承受较小的载荷。

    最新研究结果表明,在传统静制压轴承和静制压轴承的基础上,通过控制流量反馈实现主动运动控制,从而提高轴承的刚度。研究了磁悬浮主承轴技术、精密设备的气浮轴承控制方案。采用多孔材料可以提高空气轴承的刚度。

    但其动刚度高、动刚度大是其致命的弱点。为了解决这一问题,研制了精密设备的静制压轴承。与静制压轴承相比,该轴承具有发热少、运行速度快、无污染等优点,特别适用于硅片加工行业。

 

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