常见问题
精密产品是用精密机器制造的那加工机器是用什么制造的?半岛彩票
加工光刻镜头的设备是光学机床,比如金刚石单点车这类的,哈勃的镜头也是这么造的,类似的光学机床还有超声波辅助切削加工、在线电解修整砂轮(ELID)精密镜面磨削精密加工、磁流变磨床等设备。这些设备的共同特点就是精度极高,属于超精密加工设备,加工精度从次微米到纳米级(10^-7~10-9m),部分设备的加工精度、表面粗糙度已经在数纳米,正在向埃迈进。
这些超精密加工设备是如何实现这种精度的呢,实际上包括了测量技术、控制技术、高刚度材料、精密制造等多个方面的综合。这些设备实际上和常见的通用机床,比如常用的金属切削数控机床(加工中心)区分开来,追求的就是精度(在加工尺寸、加工速度、加工材料的灵活性上要作妥协)。
测量技术的升级是一种原理上的放大,已经有人讲过了,这是基础——没有测量精度,自然不会有加工精度,但是机床精度的升级并不完全依靠于机床自身零件精度的升级,到一定层次以后是设计原理上的半岛彩票,因为高精密的设备需要更高层次的设计使其精度的能进一步提升。比如说机床的轴承,到了最高精度的机床上除了轴承零件的精度要求外,必须采用气浮轴承、静压轴承,否则是无法实现要求的运动中的精度的。其他在超精密设备上常见的措施包括:采用超高刚性主轴、极高硬度的切削材料(金刚石、碳纳米管)、自适应刀具、完全恒温的环境和极低振动厂房、机床结构更好的频率响应(甚至为控制热胀冷缩采用花岗岩石材结构)、(独立机床结构的)超精密测量、更精密的控制给进策略(切削力非常小,数牛顿),普遍的误差补偿控制策略等等。
工业的基础在于用机器制造机器,机床作为工业母机,在精度、加工速度等方面实际上也是指数级增长的。虽然没有摩尔定律那么夸张半岛彩票,但是也是很明显的,以通用机床为例大概精度8到10年精度提高一倍,10~15年切削速度提高一倍,现在的部分精密加工中心已经赶得上以前的坐标镗床了。半岛彩票半岛彩票半岛彩票半岛彩票