图4-32为日本冈崎佑一研制的一种结构。压电传感器后侧为固定支承。刀架体上有4个圆孔和台体外侧面形成薄壁变形无件，在圆孔间用三条缝开通，使前面装车刀部分和台体间能作前后弹性变形位移。当压电传感器在电压作用下伸长时，将推动的面装刀具部分向的移动实现微位移。

图4-33是美国LLL实验室的大型光学金刚石车床LODTM上使用的快速电致伸缩式微量进给装置FTS。这微量进给装置中压电伸缩传感器后端支承在固定的装置本体上，刀具装在前部为锥形后部为套简形的位移部件上，这位移部件由前后各一薄膜支承在固定的本体上。在FTS体内有两个差动式电容测微传感器随时检测微位移量的数值。当压电伸缩传感器在电压作用下向前伸长，推动前面带刀具的位移部件向前移动，实现微位移。

图4-34为英国Cranfield公司的大型立式超精密机床所用的电致伸缩微量进给装置。压电伸缩佑感器后端支承在装置的本体，用螺钉可以进行预载加力。这装置的位移部分由两个薄膜)支承在本休的外圆筒中。当电致伸缩传感器在电压作用下伸长时，推动带刀具的位移部分向前移动，实现微量进给。在这装置的位移部分内部．装有差动式电容测微传感器，可随时检测微进给数值。

20.介绍一种两坐标部件位移的激光在线检测系统。 答：

如图4-38所示，为美国Fneumo Precision公司生产的MSG-325超精密金刚石车床的位移测量光路，双频激光测量系统采用的是美国HP公司生产的HP5501两坐标双频激光干涉测量系统。本机床的布局为主轴箱装在纵溜板上作z向运动，刀架装在横溜板上作x向运功。双频激光发生器发出的激光经分光镜分成两路，分别测z向和x向的位移。激光测量系统的分辨率为0.01?m。为避免激光器发热的影响、激光器是用支架支承，放在花岗岩床身的后侧面。这测量系统除移动的测量反射镜是安装在移动部件随主轴箱和刀架移动外，共余整个测量系统是固定安装在花岗岩床身上，因此这样的机床布局、z向和x向测量互不干扰，大部分测量系统可固定安装，是有利于提高测量精度的。激光测量光路安放主袖轴线的高度以减少阿贝误差。大部分激光光路采用封闭，移功部分也用活动套管封起使环境干扰尽量减小。这套激光位移测量系统的绝对测量精度小于0.1?m。

21.介绍一种三坐标部件位移的激光在线检测系统。 答：

图4-39所示为坐标测量机所用的三路位移激光测量系统。激光器1出来的激光经分光镜2分成测x、y、z三个方向位移的三路激光位移测量系统。现任世界各国生产的精密三坐标测量机都装有激光位移测量系统，测量精度在0.1?ml。坐标测量机装上了激光位移在线测量系统后，不仅提高了测量精度，而且可以实现测量的自动化。现代的柔性制造系统(FMS)中不少装备了坐标测量，实现了加工和检测的自动化。

22.提高机床结构的抗震性和减少机床内部震动有哪些办法?

答：1）各运动部件都经过精密动平衡，消灭或减少机床内部的振源

机床内的主要振源是高速转动的部件，如电机、主轴等，这些转动的部件必须经过精密动平衡，使振动减小到最低；有可能产生振动的还有电机和主抽的不同心。空气轴承的振荡，滚珠丝杠和螺母的不同心，导轨运动部件直线运动速度的变化，加工工件有偏心重量等。当发现机床有振动时，必须要找出振源，尽量消除减少振动。

2）提高机床结构的抗振性

使用很大的机床床身以降低它的自振频率。如有振动产生，应找到机床结构中易于产生振动的薄弱环节，予以加强，使振动减小。

3）在机床结构的易振动部份，人为的加入阻尼，减小振动。 4）使用振动衰减能力强的材料制造机床的结构件。

23.精密和超精密机床的隔振防震措施有哪些？

答：1）使超精密机床尽量远离振源。 机床附近的振源，如空压机、泵等应尽量移走。实在无法移走时，应采用单独地基，加隔振材料等措施，使这些无法移走的振源所产生的振动对精加工的影响尽量减小。

2）超精密机床采用单独地基，隔振沟、隔扳墙等。为减少外界振动的干扰，地基应有足够的深度，地基周围用隔振沟，沟中使用吸振材料。过去为防止外界振动的传入，有使用弹簧将地基架起来，它的隔损频率不够低，且不能自动找水平。

3）使用空气隔振垫。机床使用空气隔振垫后需要有自动找水平的控制系统，必须在机床运动部件移动重心改变时，仍能保持水平。

24.试述温度变化对精密机床和精密加工误差的影响。 答：精密加工中机床热变形和工件温升引起的加工误差占总误差的40%~70%，，在一般机械加工中，磨床润滑油和磨削液每日变化10C是常见的现象。如磨削温升10C将产生11?m的误差。精密加工铝合金零件100mm长时，?100的零件，

每温度变化1℃。将产生2.25?m的误差。将要求确保0.1?m的加工精度，环境温度就需要控制在?0.05C范围内。

25.减少机床热变形的措施有哪些？

答：1）尽量减少机床中的热源：如机床主轴采用空气轴承代替液体静压轴承以减少发热量、使用发热量小的电动机；将发热器件放在机床床身外、如进给电动机和激光管放在机床床身外侧等。

2)采用热膨胀系数小的材料制造机床部件，例如现在不少坐标测量机和超精密机床使用花岗岩、铟钢、陶瓷、铟钢铸铁、低热膨胀系数的铸铁等做机床的关留部件。

3）结构合理化使在同样的温度变化条件下，机床的热变形最小。 4）使机床长期处在热平衡状态，使热变形量成为恒定。

5）使用大量恒温液体浇淋，形成机床附近局部地区小环境的精密恒温。

26.美国LLL实验室对大型超精密车床如何进行恒温控制？达到什么水平？ 答：美国LLL实验室放置超精密车床的恒温室，一般是用铝制框架和绝热塑料护墙板做成的。操作者和机床间有透明塑料窗帘隔开，这样可以防止周围空气侵入，可使机床附近局部空间恒温更为稳定。

LLL实验室的LODTM大型超精密车床，安装在恒温室内，通循环的恒温空气、气流量90m3/min。通风用离心式风机的19kw电机是该封闭系统内最大的热源。使用两级水冷式热交换器，用测热传感器测进入的空气的温度。反馈控制热交换器的水流量，空气温度可控制在?0.005C的变化范围内。LODTM机床的重要部件的温度是直接用恒温水流来控制的。主轴的径向和止推轴承都是带夹层的，可以通过恒温水流；横梁上的锢钢检测基架也是中空可以通过恒温水流。进人机床的恒温水，流量为6.3L/s。通过热交换器，改变冰冷水的流量，可以使恒

油水的温度变化控制在20C?0.0005C恒温水是从水箱靠重力流入机床的。而不是用泵压入，这样可以避免泵的振动通过恒温水流而传到机床来。

第五章

1.试述精密加工中测量技术的新发展。

答：精密加工中测量技术的新发展主要包括：

1. 极高精度测量方法和测量仪器的发展

近年研制成功测量长度时能达到A级的双频激光测量系统和x射线事涉仪等；测量表面微观形貌达A级的扫描隧道显微镜和原了力显微镜等，测量角度达到0.01??的精密测角仪等。

2. 精密在线自动测量技术的发展

新的三坐标测量机都有精密数控系统，可以自动完成复杂零件的全部测量．已是FMS中常用的测量装备。在大最大批生产中使用着多种专用的自动仪量，不仅提高丁测量效率、而且保证了测量精度。

3. 测量数据的自动采集处理技术的发展 现在微电了技术、计算机拉技术已广泛应用在精密测量中，测量结果已普遍采用数字显示。很多测量仪器已配备数据处理软件、使一些复杂的测量结果，数据处理后可以很直观的显示在计算机屏幕上，并打印出来。

2.试述精密测量需要的环境条件。 答：精密测量需要的环境条件有：

1.恒温条件

由丁各种厂程材料都有热膨胀。恒温是精密测量的必要条件。标准测量温度是

20C，可根据测量精度确定允许的温度波动。如加工车间内不是标准温度

(20C )，有时被测零件不是室温，这时测出的零件尺寸，需要考虑温度变化造成的测量尺寸误差，在测量结果中给予修正。

2.隔振条件

进行精密测量时要避免振动引起的测量误差，应尽可能采取各种减振隔振措施。

3.气压、自重、运动加速度和其他环境条件 当测量达到极高精度时，一些平时不考虑的问题包会影响测量精度。例如1m长的钢棒在真空中的长度较在大气中大0.3?m。故如气压有明显变化将造成测量误差。100mm长的钢棒垂直放置时，由于自重而使材料产生压缩变形，长度约缩短0.002?m。故在高空或海底测量的长度值将有误差。对运动物件有加速度时，接受力，将使尺寸测量有误差。

3.怎样选择量具和量仪的材料？