微型钻床设计文献综述

 2023-11-30 09:11

文献综述

1.国内外微型机床的发展状况以及趋势

当今制造业中,特别以医疗器械、微电子技术、航天、国防工业为代表的领域中,对精密、超精密三维微小零件的需求日益迫切。其形状结构的特意化、零件材料的多样化、尺寸及表面质量的高精度化成为三维微小零件以及其微型装备的显著特征。因此,微型化制造技术啊的研究已经成为现在科学研究的前沿和热点。微型机床系统与微细制造技术受到国内外学术界和工业界的广泛关注。

近年来,产品的小型化已经发展成为一种全球化趋势,微小零部件在生物医学、航空航天、国防以及高科技电子产品等领域有着广阔的应用前景。自上世纪70年代首次提出小型机床的概念以来,国外许多发达国家在这一领域取得了丰硕的成果,研发了大量的产品,然而国内在微型机床这一领域的发展才刚刚开始。

传统的加工系统中,即使最终产品的尺寸很小,所使用的机床依然很大。故而浪费的空间、资源和能源,并且效率低、灵活性差,加工难度大。所谓微细加工,就是用微小机床来加工微小零件。微小机床有助于提高空间利用率和降低成本。同时由于惯性较小,容易达到高速加工和高精度运动控制。

微小型制造系统被誉为20世纪10大关键技术之首。美国、日本和欧洲许多发达国家都投入了相当大的人力物力财力发展这一方面。日本是最早开发小型单元加工的国家。早在21世纪初期,日本就展示了手提式小型加工系统,验证了“微小型机床加工零件”的可行性。

不仅仅是日本,在美国有许多大学,比如麻省理工学院、加州大学。这些大学都对微小型机床进行了很深入的研究,并且取得了成果,在航空、医疗等领域已经有所运用。

不仅如此,德国的卡尔斯鲁厄大学与奔驰合作研制了世界上首台转速为160000rpm的精密铣床,用以加工微小磨具,实现了用微小设备高速加工零件的目标。由此可以看出,国际上的一些研究已经很先进了,发展趋势已经向高精化、高速化、高自动化、高智能化等方向发展。

与此同时,我国研制的微型数控机床在稳定性、精度、灵敏度的特性与国外还相差甚远。微型数控钻床不是传统意义上的机床,它与传统机床有着巨大的差别。我国目前对这一方面的研究还不及国外发达国家,但我国也有许多大学也在努力中,比如南京航空航天大学、哈尔滨工业大学以及上海交通大学。哈尔滨工业大学精密工程研究所于2005年研制了一台尺寸为300mmtimes;150mmtimes;165mm的三轴卧式数控微小型铣床。上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室和美国密西根大学先进制造中心吴贤铭等人在分析微铣削成形条件和加工要求的基础上,设计制造了一台三自由度介观尺度微型铣床。总体尺寸为270mmtimes;190mmtimes;220mm,加工范围为30mmtimes;30mmtimes;30mm。其定位精度达1.62mu;m,工作行程为30mm,最高转速为120000rpm。南京航空航天大学机电学院和北京航空精密机械研究所合作开发的微型数控铣床的本体尺寸为300mmtimes;400mmtimes;500mm,XYZ工作空间尺寸为50mmtimes;50mmtimes;20mm,主轴最高转速90000rpm,结合误差补偿技术最终可实现亚微米级加工精度。中国有着巨大的机床消费市场,在如此天时地利人和的条件下,中国在微小型机床这一方面的突破指日可待。

2.研究此课题的目的

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