1.镜面铣的应用
镜面铣在超精密机床中属于最简单的一类。其关键部件为高精度主轴和低摩擦高平稳定性的滑台。在现有的镜面铣床中,主轴多采用气体静压支承,只有个别的主轴采用液体静压支承技术。滑台的支承多数为气体静压系统,但最近几年液体静压系统呈上长趋势,其主要原因是液体静压系统具有高阻尼、高刚度优点。滑台的驱动系统是达到高精度表面的关键,最初采用气液缸驱动,后发展为平稳的钢带驱动,最近又出现了高精度、高平稳性的滚珠丝杠驱动和直线电机驱动系统。滚珠丝杠驱动具有高刚性的特点,其平稳必除电机外取决于丝杠螺母副的精度。与钢带驱动系统相比,滚珠丝杠驱动对电机的要求较低,因为电机转一周,滑台只前进一个螺距,而在钢带驱合系统中,滑台要前进带轮的一个周长。受钢带的材质和厚度的影响,带轮的直径通常在40mm以上,为了尽可能减少电机平稳性的影响,多数钢带驱动系统采用蜗轮蜗杆减速器,其性能的优劣决定了滑台运动的平稳性。
2.镜面铣床的布局
图5球面镜面铣床
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镜面铣削的应用非常广泛,以下仅举两个应用实例以供启迪。
(1)镜面镜削飞机玻璃现代大型客机的窗户为有机玻璃制成,在飞机起飞与降落时,玻璃屡遭大气中夹带的沙尘的碰撞,飞行一定的起降次数后,窗户玻璃的表面就变得十分粗糙,直接影响飞行员和乘客的视野、这对玻璃必须进行重新抛光修复。采用传统的抛光方法,修复一块玻璃薄常需要1h左右,当玻璃有较深的零星刻痕时,加工时间更长。如采用镜面铣的方法,所需时间不到抛光的一半,从而大大缩短飞机的维修时间,此法已被许多大的飞机维修中心所采用。
(2)坦克的光学系统窗口现代作战坦克的火炮系统均采用光电控制,其观察系统除用于可见光外,还能于夜间观察红外光和由物体热辐射形成的热像,为了在野外的恶劣环境下保护这些敏感的光学元件,这些观察控制系统均装在坦克内部,与外界接触的是一块对角长度约200mm的窗口,它需能透过各种波长的光。窗玻璃采用宽带光学材料zns,其机械加工性很差,特别是在抛光时,除表面污染外,极易形成刻痕。故采用传统的研磨与抛光方法,废品率很高。如用镜面铣,首先解决了表面污染问题,加工时只与金刚石刀接触,而无其他媒体,由于金刚石化学性质十分稳定,不与zns发生化学反应。这种窗玻璃加工的另一难题是两个光学表面的平行度,公差要求lμm以下。常规的抛光方法很难保证这一精度。采用镜面铣削时,可先铣削工作台面,使它与铣床导轨面平行,然后直接把工件放在工作台上进行加工,以确保工件的平行度。由此可见,镜面铣除可高效地替代常规的抛光加工外,还可完成抛光所不能加工的工作,为发展新型的光学系统开辟了新的生产途径。