金刚石车床LODTM...ppt

传说中的 神器 LODTM 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 SignalPointDiamondTurning 或者 微英尺技术 1微英尺 0 025 m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DTM 3型卧式大型光学金刚石车床 LODTM型立式大型光学金刚石车床和英国Cranfield公司研制成功的OAGM 2500型超精密机床 美国LLL实验室的LODTM LLL LowrenceLivermoreNationalLaboratory 美国劳伦斯里弗莫尔国立研究所 https www llnl gov 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 LargeOpticalDiamondTurningMachine 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 1625 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 4x4 6xl 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 FastToolServo 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 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 Hewlett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