三坐标精密运动平台的设计

精密平台

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三坐标精密运动平台的设计

杨国哲#王立平#郁鼎文#刘向阳

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!清华大学精密仪器与机械学系#北京%4447#"

摘要!在超精密切削(磨削(特种加工中-大行程驱动与高精度进给是难以解决的矛盾-也是多坐标超精密加工的难点/本文以三维结构的超精密加工为对象-进行了适合超精密三维结构特种加工运动平台的设计-实现了较大行程的三维精密运动/该精密运动平台也是研制超精密加工机床的基础/

关键词!超精密.工件台.运动控制.纳米

+%/66文献标识码!I66文章编号!%44%$-77%"&44/#/$44%$-中图分类号!*

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67概述

随着科学技术的发展-人类在制造领域中采用的

尺度将由微米迈向纳米/精密和超精密加工技术的发展和推广-提高了整个机械制造业的加工精度和技术水平-并普遍提高了机械产品的质量(性能和竞争力/超精密加工的精度已达到了纳米级-甚至是亚纳米级!原子级"/当前-超精密制造的传统加工方法主要有金刚石刀具超精密切削-金刚石微粉砂轮超精密磨削-精密高速切削和精密砂带磨削等-非传统加工方法主要有电子束(离子束(激光束等高能束加工-电火花(电化学加工(光刻!刻蚀"等/并出现了具有复合加工机理的电解研磨(磁流体抛光(超声研磨等复合加工方法/超精密加工技术已成为衡量一个国家科学技术水平的重要标志-也是国防工业研制现代化武器装备的关键技术/

&4世纪’4年代末以来-迅速发展的宇航(计算机(激光技术以及自动控制系统等尖端科学技术-综合利用了近代的先进技术和工艺方法/由于生产集成电路的需要-出现了各种微细加工工艺!微小尺寸零件的加工技术"/它利用切削和非切削的加工方法-在最近的一二十年的时间里使机械加工精度提高

&个数量级-即由’4年代末的微米级!%4$/了%j

"-从而进入了超="提高到现在的纳米级!%4$(=

精密加工时代/在这个进程中-高精度的微进给平台是实现纳米级定位和加工的关键技术/当前-在一些工程领域-已经对纳米级微进给平台提出了要求-如

半导体器件(光学器件(微型机械的制造及特种材料加工等/

L图%62公司的纳米精度三坐标运动平台

国内有许多单位在从事研究和生产超精密加工设备和仪器-如&北京机床研究所(清华大学(长沙国防科技大学(哈尔滨工业大学(西安交通大学(长春

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万方数据!(,-国家重大基础研究计划项目!&44-!H,%/&4#

"基金项目