哈尔滨工业大学科技成果——多轴超精密数控加工机床及其部件制造
哈尔滨工业大学科技成果——大型铝合金制件液态模锻精密成形技术
哈尔滨工业大学科技成果——大型铝合金制件液态
模锻精密成形技术
项目简介
随着我国交通运输业，武器装备向现代化、高速化方向发展，轻量化要求日趋强烈，特别是轻量化程度要求高的飞机、航天器、高速列车、汽车、舰艇、火炮、坦克以及机械设备等重要受力部件和结构件，需要大量使用铝合金锻件和模锻件以替代原来的钢结构件。
而传统的铸造和模锻技术已不能完全满足这些铝合金关键零部件的制造需求和使用性能，正是这种需求使得大型铝合金制件液态模锻精密成形技术的研究。
成型制件
2000年哈尔滨工业大学液态模锻课题组开展了大型铝合金负重轮液态模锻精密成形技术的研究工作，2003年成功地实现了铝合金负重轮本体与局部（钢质材料或复合材料）耐磨增强一体化精密成形，各项静态和里程试验性能指标均达到设计要求，与钢制轮盘相比，质
量减轻了40%，经检验后取得成功应用。
该成形技术操作方便，成本低，产品综合性能良好，填补了国内液态模锻生产铝合金负重轮的空白。
成形技术的推广应用。
超精密加工技术综述
超精密加工技术综述摘要超精密加工技术的发展，直接影响到一个国家尖端技术和国防工业的发展，因此世界各国对此都极为重视，投入很大力量进行研究开发，同时实行技术保密，控制关键加工技术及设备出口。
关键词超精密加工金刚石刀具的切削1.前言超精密加工技术，是现代机械制造业最主要的发展方向之一。
在提高机电产品的性能、质量和发展高新技术中起着至关重要的作用，并且已成为在国际竞争中取得成功的关键技术。
超精密加工是指亚微米级(尺寸误差为0.3～0.03µm，表面粗糙度为Ra0.03～0.005µm)和纳米级(精度误差为0.03µm，表面粗糙度小于Ra0.005µm)精度的加工。
实现这些加工所采取的工艺方法和技术措施，则称为超精加工技术。
加之测量技术、环境保障和材料等问题，人们把这种技术总称为超精工程。
超精密加工主要包括三个领域：超精密切削加工如金刚石刀具的超精密切削，可加工各种镜面。
它已成功地解决了用于激光核聚变系统和天体望远镜的大型抛物面镜的加工。
超精密磨削和研磨加工如高密度硬磁盘的涂层表面加工和大规模集成电路基片的加工。
超精密特种加工如大规模集成电路芯片上的图形是用电子束、离子束刻蚀的方法加工，线宽可达0.1µm。
如用扫描隧道电子显微镜(STM)加工，线宽可达2～5nm。
2.工作原理近年来，在传统加工方法中，金刚石刀具超精密切削、金刚石微粉砂轮超精密磨削、精密高速切削、精密砂带磨削等已占有重要地位；在非传统加工中，出现了电子束、离子束、激光束等高能加工、微波加工、超声加工、蚀刻、电火花和电化学加工等多种方法，特别是复合加工，如磁性研磨、磁流体抛光、电解研磨、超声珩磨等，在加工机理上均有所创新。
3.设备对精密和超精密加工所用的加工设备有下列要求。
(1)高精度。
包括高的静精度和动精度，主要的性能指标有几何精度、定位精度和重复定位精度、分辨率等，如主轴回转精度、导轨运动精度、分度精度等；(2)高刚度。
精密和超精密加工技术的发展
精密和超精密加工技术的发展我国目前已是一个“制造大国”,制造业规模名列世界第四位,仅次于美国、日本和德国,近年来在精密加工技术和精密机床设备制造方面也取得了不小进展。
但我国还不是一个“制造强国”,与发达国外相比仍有较大差距。
目前国外已开发了多种精密和超精密车削、磨削、抛光等机床设备,发展了新的精密加工和精密测量技术。
为了使我国的国防和科技发展不受制于人,我们必须投入必要的人力物力,自主发展精密和超精密加工技术,争取尽快将我国的精密和超精密加工技术水平提升到世界先进水平。
下面对国内外精密和超精密加工技术的最新发展情况介绍如下。
精密机床技术的发展精密机床是精密加工的基础。
当今精密机床技术的发展方向是:在继续提高精度的基础上,采用高速切削以提高加工效率,同时采用先进数控技术提高其自动化水平。
瑞士DIXI公司以生产卧式坐标镗床闻名于世,该公司生产的DHP40高精度卧式高速镗床已增加了多轴数控系统,成为一台加工中心;同时为实现高速切削,已将机床主轴的最高转速提高到24000r/min。
瑞士MIKROM公司的高速精密五轴加工中心的主轴最高转速为42000r/min,定位精度达5μm,已达到过去坐标镗床的精度。
从这两台机床的性能可以看出,现在的加工中心与高速切削机床之间已不再有严格的界限划分。
使用金刚石刀具的超精密切削技术超精密切削技术的进展金刚石刀具超精密切削技术是超精密加工技术的一个重要组成部份,不少国防尖端产品零件:如陀螺仪、各种平面及曲面反射镜和透镜、精密仪器仪表和大功率激光系统中的多种零件等:都需要利用金刚石超精密切削来加工。
使用单晶金刚石刀具在超精密机床上进行超精密切削,可以加工出光洁度极高的镜面。
超精密切削的切削厚度可极小,最小切削厚度可至1nm。
超精密切削使用的单晶金刚石刀具要求刃口极为锋锐,刃口半径在0.5,0.01μm。
因刃口半径甚小,过去对刃口的测量极为困难,现在已可用原子力显微镜:AFM:方便地进行测量。
五轴数控机床的检测与标定技术
五轴数控机床的检测与标定技术国家数控系统技术工程研究中心五轴数控机床的检测与标定技术摘要长期以来，一个普遍存在的问题一直困扰着使用大型机床进行生产、加工的企业，即企业所购买的价格不菲的高精度大型机床在生产加工过程中总会产生大大小小的误差，使其加工出的产品达不到精度要求。
数控机床的检测与标定技术就是为了解决这一难题，现在已成为提高机床加工精度和加工效率的关键技术之一。
本文介绍了检测和标定方法与原理，详细介绍了空间误差补偿技术。
关键词:机床误差，检测技术，标定技术，空间误差补偿技术国家数控系统技术工程研究中心1. 前言随着全球市场经济的一体化，市场竞争越来越激烈，市场向着个性化、小批量、高质量、交货周期短的方向发展。
现在，我国数控厂家多，但是产量都不大。
产量低的原因有很多，其中重要的一条是在机电联调过程中，要对机床的精度进行评价，测定机床的精度是否满足要求，同时对机床误差进行补偿。
提高机床的精度，原有的方法效率低、价格高、使用环境要求高，同时对操作者的要求也较高[1]。
提高数控机床的精度是保证加工件质量的重要途径。
数控机床精度的提高主要是通过误差补偿来实现。
现代制造业已经发展成为融合信息技术、数控技术、系统控制工程而生成的先进制造系统。
其发展趋势可归结为两个方向:一是以提高效率为目的的自动化，即将信息技术贯穿与整个制造过程，提高制造信息处理和控制的自动化程度，以此来提高效率，缩短生产周期;二是以提高加工精度为目的的精密化，通过先进的检测手段来实现超精密加工及检测，以控制产品质量。
采用先进的制造和检测技术来迅速的提高装备制造业的水平，是当前一个重要的发展方向，研究和发展现代检测技术有着广阔的市场前景。
2. 研究现状2.1. 机床误差产生原因普遍认为数控机床的误差有以下几方面的起因[2]:1.机床的原始制造误差。
它是指由组成机床各部件工作表面的几何形状、表面质量、相互之间的位置误差所引起的机床运动误差，是数控机床几何误差产生的主要原因。
ELID磨削_硬脆材料精密和超精密加工的新技术
EL ID磨削硬脆材料精密和超精密加工的新技术张飞虎 朱 波 栾殿荣 袁哲俊( 哈尔滨工业大学机械工程系 哈尔滨 150001 )文 摘 金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(E lectrolytic In2process Dressing,简称E L ID)磨削技术是国外近年发展起来的一种硬脆材料精密和超精密加工新技术。
本文介绍了E L ID磨削技术的基本原理、工艺特点和国内外研究应用情况。
应用E L ID磨削技术,可对工程陶瓷等硬脆材料实现高效率磨削和精密镜面磨削。
关键词 精密和超精密加工,磨削,砂轮,修整EL ID Grinding A New Technology for Precision andUltraprecision Machining of Hard and Brittle MaterialsZhang Feihu Zhu Bo Luan Dianrong Yuan Zhejun( Department of Mechanical Engineering,Harbin Institute of Technology Harbin 150001 )Abstract EL ID grinding which applies metal bonded grinding wheel with superhard abrasives and electrolytic in2process dressing is a newly developed technology for precision and ultraprecision machining of hard and brittle ma2 terials.In this paper the basic principle,characteristics,research and application of EL ID grinding are introduced.By EL ID,efficient grinding and mirror surface grinding of ceramics and other hard and brittle materials can be realized.K ey w ords Precision and ultraprecision machining,Grinding,Grinding wheel,Dressing1 引言金刚石、CBN超硬磨料具有硬度高、耐磨性好等优良的切削性能,自美国GE公司1957年和1969年批量生产人造金刚石、CBN磨料以来,除少数做成刀具外,大部分都用于制造磨具。
《精密和超精密加工技术(第3版)》第4章精密和超精密加工的机床设备
第1节 精密和超精密机床发展概况
二、超精密机床进一步发展的规划
3.中国精密机床和超精密机床的发展情况 1987年北京机床研究所研制成功加工球面的JSC027型超精密车床。后来又研制成功JSC-035型数控 超精密车床。1998年,北京机床研究所制成的加工直 径800mm的NAM-800型CNC超精密金刚石车床(图 4-1)和SQUARE-200型等超精密铣床,哈尔滨工业大 学研制成加工直径300mm的CNC超精密车床, 2006 年,哈尔滨工业大学研制成加工KDP晶体的大平面超 精密飞刀切削机床(图4-2)。
第4章 精密和超精密加工的机床设备
4.1 精密和超精密机床发展概况及 4.2 典型超精密机床的简介 4.3 精密主轴部件
4.4 床身和精密导轨部件 4.5 进给驱动系统 4.6 微量进给装置
4.7 机床运动部件位移的激光在线检测系统 4.8 机床的稳定性和减振隔振
4.9 减少变形和恒温控制
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第1节 精密和超精密机床发展概况
二、超精密机床进一步发展的规划
2.日本提出的“超超精密机床”规划 日本也在原来超精密机床的基础上,再进一步 规划更高精度的机床。按日本的提法,也就是 研制“超超精密机床”。表4-2是日本提出 的该规划的各项指标。 该规划主要围绕提高超精密机床精度性能而 提出的设想,共有13个子课题,并已在20世纪 内完成。该规划是以纳米级精度作为目标的。
2020/12/29
第1节 精密和超精密机床发展概况
二、超精密机床进一步发展的规划
表4-1是POMA规划对精度的具体要求,该规 划已经实现。例如,美国Moore公司现在生产 的Nanotech-500FG五轴数控超精密机床的 主要精度指标都已达到上述要求。
广数系统小型机床
先导小型数控机床配置方案（配广数系统）方案优势：相较其它小型数控设备，该方案具有加工精度和刚性、能够加工钢件等硬金属，结构完全与大型机床样，目前要紧用于企业的五金件加工生产中，也能够用于的数控教学上，采纳工业系统及配有电子手轮，配有滚珠丝杆及配备冷却系统，是标准的数控加工设备，目前国内高校一样都选择该方案，也是咱们的推荐方案。
一、产品列表以上价钱含税、含运费，及上门安装调试效劳，产品免费保修3年。
二、技术参数与产品特点型号：C000031A名称：小型数控铣床本机特点：一、小型工业化、采纳工业级数控系统，高性价比，高稳固性、能钻能铣加工，采纳高精度的滚珠丝杆，采纳集中润滑系统，配有工件冷却系统，配有电子手轮，方便对刀等操作，要紧特点是性能稳固、性价比高、更专业。
2、C000031A小型数控铣床配广数GSK980MDc数控系统，操作方式类似法那科系统，选配第4轴能够4轴联动，采纳″彩色LCD，支持梯形图在线监控，具有在线式钻孔CAM功能、在线式编程向导、平面铣削自动编程等功能，编程方便、快捷，支持54个工件坐标系，提供12种固定循环指令和23种复合循环指令，支持中文、英文、俄文等多语种显示。
适用行业：五金加工厂的小零件加工，企业或高校的科研开发，首板制作，同时也能够用于高校或职业院校数控技术培训教学等。
技术参数：●重复定位精度●最大钻孔直径13mm●最大铣削直径50mm●系统分辨率●工作台尺寸450 × 160mm●X/Y/Z 方向行程300mm/175mm/270mm●工作台T 型槽尺寸12 mm●工作台T 型槽个数 3●主轴锥度MT3●主轴转速范围300-3500 转/分钟(数控系统G代码操纵转速)●快速移动速度2500mm/min●电机功率1100W●利用电压220 伏●机床尺寸900 × 950 × 1750mm●包装尺寸1100 × 1040 × 2000mm●净重/ 毛重300Kg /350Kg●冷却系统配有冷却系统(G代码操纵水泵)●电子手轮配有电子手轮●数控系统广数GSK980Mdc数控系统(操作方式类似法那科)●数控分度头(第四轴) 支持数控分度头(可选配件)●精度检测设备采纳雷尼绍激光干与仪精准检测型号：C000057A名称：小型数控车床本机特点：一、本机标配广数GSK 928Tea数控系统，可依照用户需求配其它主流数控系统，如西门子。
多轴门五金件孔槽数控加工专用机床研究与设计
第１ 期
马 君， 多 五 孑 墼 童 垫 晓 等： 轴门 金件 乙 墼 旦 堑窒 垦
！
动 系统是 由两个 电主轴 带 动钻 头 （ 刀 ） 现 旋转 铣 实
切削运动 ， 合页槽主运动系统是 由三个 电主轴带动 铣 刀实现旋 转切 削运 动．
１ 直线导轨 ２ 电主轴 ３ 直线 导轨 ４ 气缸 ． ． ． ．
图６ 合 页槽 向驱动进给总成
１ 步进电机 ２ 联轴器 ３ 电机座 ４ 底板 ５ 轴端挡圈 ． ． ． ． ． ６ 紧定螺钉 ７ 丝杠 螺母 副 ８ 轴承座 ９ 支架 １ ． ． ． ． ． Ｏ 深沟球轴承 ｌ． １ 轴套 ｌ． ２ 螺套 １． ３ 横梁 １． ４ 角钢 １ 铣刀 ２ 夹头 ３ 直线导轨 ４ 电主轴 ５ 主轴连接板 ． ． ． ． ．
互换 性 ， 实现 门五金 件孔槽 数控 加 工的数 字化 、 模化 具有 重要 意义 ． 对 规
关键词 ： 门五金 件孔槽 ； 多轴数 控ｋ ＿ ； 据控 ； 床 ｚ数 － 机
中图分类 号 ： Ｔ ６ ２ ｓ ７ Ｓ ５ ；７ ７
文献标 识码 ： Ａ
０ 引 言
门五金 件孔槽 加工 是木 门生 产加工 、 装配 的一
个重要 的环 节 ， 是 木 门 生产 机 械 化 、 也 自动 化 的一
立柱 上有 一垂直 方 向垂 直 于工 作 台面 的刀 具机 构 进 给方 向为 ｚ轴 方 向． 页槽 刀具机 构垂直方 向垂 合 直 于工 作 台 面 的进 给 方 向 为 方 向．由于 门五金 件 孔槽数 控加 工机 床要实 现木 门锁具 孔槽 、 页槽 合 在 木 门两 边 同时进行 数控 加工 ， 至少 要有六个 数控 轴， 实现 两个位 置 同 时进 行 加 工． 了减少 机 床轴 为 数， 简化 机床 主机结 构 ， 降低 编程难 度 ， 高机床 工 提 业 化推 广 的性 价 比 ， 用 气 动控 制实 现锁 孔 ｚ向 、 采 合 页槽 ｙ向两个位 置 的加 工进 给． 页槽 、 合 锁槽 、 锁 孔 三个 刀具 机构通 过数 控装 置控 制 、 床气动 控制 机 装置 同 时 完 成 合 页 槽 、 槽 、 孔 及 异 型 槽 的开 锁 锁 制 ［． ２ ］
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哈尔滨工业大学科技成果——多轴超精密数控加工
机床及其部件制造
主要研究内容
为满足日益增长的超精密零件加工要求，特别是复杂形状、功能表面形状、需要多轴联动加工的超精密加工需求，哈工大精密工程研究所自十年前开始研究四轴联动超精密加工机床。
该机床主要由X、Z液体静压导轨轴、气体静压主轴（C轴）及快刀FTS轴或B轴等组成，经黑龙江省计量检定院检测，该机床关键技术指标接近或达到了国外同类商品化机床的精度水平，所集成快刀系统可实现复杂非轴对称微结构功能表面的加工，集成的B轴可实现精密磨削。
同时，机床采用了模块化设计思想，使得本系统具有较高的开放性，可靠性和可维护性，允许进一步进行功能扩展和二次开发。
近几年本所已经为用户生产了三台该类型机床，使用效果良好。
本项目的技术支持单位哈尔滨工业大学精密工程研究所多年来从事各类型超精密非标测试设备和超精密机床的设计与研制工作，在机床静压导轨、气体主轴等机械部件、电控系统及数控软件系统研制等方面均有成熟技术，有多台套超精密测试设备和超精密机床获得国防及省部级科技奖励，有30余项发明专利和制造标准。
目前精密轴系与导轨的半精和精加工及检测、机床数控系统主机外购与电控系统制造、刀架与快刀制造、高刚度低速摆动轴系制造、机床气动液压等附件制造等，均有成熟技术工艺和外委协作单位，主要测控部件、光栅传感器、电机等也均有可选的国际国内产品。
这些
前期基础研究及配套产品或配套协作，将为该项成果的产业化提供相关支持。
主要应用
多轴联动超精密数控车床主要用于生产光学镜片、模具、惯性器件以及微结构功能表面加工等。
随着加工精度的不断提高和电子产品的应用，未来将在光电子产品等诸多领域有越来越多的应用，特别是在沿海一带1-3年内已有近百台需求，目前已有意向需求十余台。
同时超精密轴系与导轨、超精密辅助部件的市场需求量也较大，在精密装备、测试设备、精密机床等领域有广阔的市场空间。
主要技术指标
主轴\C轴回转精度<0.05μm，C轴模式角度分度0.001度，主轴最高转速4000rpm；X\Z导轨行程200mm，导轨光栅分辨率5nm，直线度：0.2μm/全程；可加工零件最大尺寸350mm，典型加工零件的形状误差小于0.5μm，表面粗糙度Ra小于10nm；快刀FTS输出最大频率2kHz。