超精密加工技術(shù)在國防工業(yè)栋灿、信息產(chǎn)業(yè)和民用產(chǎn)品中都有著廣泛的應(yīng)用前景俯够。在國防工業(yè)中，導(dǎo)彈陀螺儀的質(zhì)量直接影響其命中率履婆，1kg的陀螺轉(zhuǎn)子骤扰，其質(zhì)心偏離對稱軸0.0005μm，就會引起100m的射程誤差和50m的軌道誤差各囤。在宇航技術(shù)中图汪，衛(wèi)星的姿態(tài)軸承為真空無潤滑軸承，其孔和外圓的圓度及圓柱度均為納米級驳芙。衛(wèi)星用的光學(xué)望遠鏡、電視攝像系統(tǒng)震崎、紅外傳感器等掰闯，其光學(xué)系統(tǒng)中的高精度非球面透鏡等都必須經(jīng)過超精密車、磨汉锡、研的钞、拋等超精密加工。此外扰肌，大型天體望遠鏡的透鏡抛寝、紅外線探測器反射鏡，激光核聚變用的曲面鏡等都是靠超精密加工才能制造曙旭。在信息產(chǎn)業(yè)中盗舰，計算機芯片、磁盤和磁頭桂躏，復(fù)印機的感光鼓等都要經(jīng)過超精密加工才能達到要求钻趋。民用產(chǎn)品中的許多產(chǎn)品，如隱形眼鏡剂习，就是用超精密數(shù)控車床加工而成的蛮位。

　　2、超精密加工的實現(xiàn)方法

　　目前鳞绕，實現(xiàn)超精密加工的方法主要有：超精密切削失仁，如超精密金剛石刀具鏡面車削尸曼、鏜削和銑削等；超精密磨削萄焦、研磨和拋光犁谓；超精密微細加工(電子束、離子束忠牛、激光束加工以及硅微器件的加工幔憋、LIGA技術(shù)等)。

　　日本的一些學(xué)者提出了利用微機器人進行超精密加工的概念克鼠，這一概念突破傳統(tǒng)加工觀念全乙，設(shè)計出可以自由移動的微小機器人，讓機器人群在工件上爬滚尼，可實現(xiàn)納米級超精密加工侄伟。

　　機構(gòu)的小型化可以節(jié)約資源和能源，并且由于零件尺寸的減小鉴吕，從而提高了單位體積和重量的功能的集成度撇委。小型化也開辟了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域，比如在工業(yè)上的遙操作或細胞生物領(lǐng)域的應(yīng)用捌唾。源于微電子技術(shù)的硅微加工工藝對于機構(gòu)的小型化有著重大影響汪仰，它在同一個零件上集成了機械和電子功能，非常適合于加工MEMS系統(tǒng)吆视。

　　3典挑、基于微機器人的超精密加工技術(shù)

　　目前，微機器人在超精密加工領(lǐng)域中的應(yīng)用主要有以下幾種方式：微加工機器人啦吧，宏微機器人雙重驅(qū)動您觉，機床與機器人結(jié)合，掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡等授滓。

　　對于微小零件的精密加工中存在的主要問題是：如何以微觀精度和低成本實現(xiàn)微小零件的加工與裝配琳水。由于基于傳統(tǒng)方法的加工產(chǎn)生驅(qū)動誤差補償和溫度補償控制需要消耗大量能量，近些年來般堆，基于IC工藝和深層X射線技術(shù)也被成功用于復(fù)雜工藝的微機械零件的加工在孝，但是，被加工材料局限性大郁妈，加工和維護的費用也很昂貴浑玛。而攜帶有各種微操作、加工噩咪、測量工具的微小機器人顾彰，不僅可以進行精密零件的加工、檢驗和裝配胃碾，還可以合作完成一些大型機床難以完成的工序蜻罕。因此蛹鼎，基于微機器人的超精密加工成為實現(xiàn)超精密加工的一種有效方式。

　　3.1微加工機器人

　　日本靜岡大學(xué)開發(fā)了一組微小機器人涯贝。每個機器人尺寸大約在1立方英寸列充，由壓電晶體驅(qū)動，電磁鐵實現(xiàn)在工件表面的定位跃呛，這種機器人不僅可以在水平的表面移動频咨，還可以在立面和天棚上移動，而不需要導(dǎo)軌等輔助裝置秦砌。它還提供了模塊化設(shè)計埃账，因而為完成不同的微觀操作，可以選擇不同的工具经聊，如小錘唱棍、微檢測工具和灰塵捕獲探針等。在實驗中守譬，多個機器人中有一個帶有減速齒輪驅(qū)動微鉆估喷，其它的由直流電機帶動小齒輪驅(qū)動，可以合作進行工件表面的微孔加工澈灼，

　　毛利尚武等人利用“尺蠖驅(qū)動法”研制了超小型電火花加工機竞川，可以實現(xiàn)直徑為0.1mm的微孔的加工，如圖3叁熔。青山尚之等人研制了一種微小機器人流译，并且利用該機器人實現(xiàn)了壓印加工。

　　3.2宏-微結(jié)合的驅(qū)動方式

　　將工業(yè)機器人與微動機器人結(jié)合在一起使用者疤，可以制造成精密機器人，完成超精密加工及裝配叠赦。這種方法的優(yōu)點是可以克服工業(yè)機器人精度低的缺點驹马，利用微動機器人提高精度；同時又可以消除微機器人運動行程小的弱點除秀，使機器人可以進行大范圍的作業(yè)糯累。例如，在大規(guī)模集成電路裝配中常使用機器人册踩。但是常規(guī)的機器人的精度和速度往往不能滿足要求泳姐。精度低多是源于驅(qū)動/伺服精度和機構(gòu)的傳動誤差。響應(yīng)時間慢是由于系統(tǒng)共振模態(tài)的帶寬窄囤檐。為實現(xiàn)精確而且快速操作门烧，日本的電氣通訊大學(xué)設(shè)計了普通工業(yè)SCARA機器人與壓電陶瓷驅(qū)動器結(jié)合的高精度裝配機器人系統(tǒng)，用于IC芯片的加工膊护，效果很好鹅棺，如圖4所示兜充。系統(tǒng)宏動是由SCARA機器人完成的，微動是由一對精密工作臺分別實現(xiàn)XY方向的精確運動脂性，工作臺由壓電陶瓷驅(qū)動雄睦。

　　3.3機床與微機器人技術(shù)結(jié)合

　　在超精密加工中使用最多的金剛石精密車床、各種精密磨床等汹振，由于環(huán)境對于加工精度的影響很大娇裁，因而需要在高度清潔車間內(nèi)進行。并且為減小誤差沼津，應(yīng)盡量減小振動荞篙、傳動誤差，實現(xiàn)微進給沾尔。微機器人主要用于機床的床身與底座的振動抑制除踱、數(shù)控與測量、微進給系統(tǒng)等吩抓。如用金剛石車床車削鏡面磁盤涉茧，車刀的進給量為5μm，就是利用微動機器人實現(xiàn)的疹娶。將彈性薄膜和電致伸縮器組合成微進給機構(gòu)伴栓，利用電致伸縮器的伸縮帶動工作臺運動，實現(xiàn)微量進給雨饺。王加春等利用壓電陶瓷伸長和收縮钳垮，制成超精密車床溜板的主動振動控制系統(tǒng)，結(jié)合模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法额港，可以抑制溜板的振動饺窿，提高加工精度。章云等將微動機器人技術(shù)應(yīng)用于新型鏜床移斩，利用壓電陶瓷控制鏜刀的徑向進給肚医，設(shè)計出變形鏜桿，可以加工出高精度的活塞異形銷孔向瓷。該機構(gòu)體積小肠套，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕夜川，制造裝配容易日俱。

　　3.4掃描隧道顯微鏡

　　掃描隧道顯微鏡也可以看成是一種微動機器人，它一般由壓電陶瓷晶體驅(qū)動麻百，可以XYZ三個方向上實現(xiàn)納米級移動款拣，主要用于零件表面的檢測，也可用于分子拴猖、原子搬遷重組爷瓜，其工作原理如圖5棵欧。原子力顯微鏡能夠操作分子尺寸的粒子，在未來的納米級零件的裝配領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景享偎。MIT確立了一個名為Nanowalker項目运荸，對于微操作機器人的集成化問題進行了進一步的探索，研制多個微小的漏匹、具有多種功能的柔性微操作機器人吩擒。如圖6所示，該微小機器人與掃描探針等工具結(jié)合硫朦，可具備納米操作贷腕、三維微加工、表面檢測等多種功能咬展。

　　3.5未來的發(fā)展趨勢

　　RalphHollis等提出適用于精密裝配的微工廠的概念泽裳，包含了基于傳感器的微操作和自動裝配體系，可完成復(fù)雜MEMS系統(tǒng)的裝配工作破婆。Hitosh建了一個微工廠的模型涮总。在一個工作臺上，集中了微型車床祷舀、磨床瀑梗、沖床、機械手裳扯、操作器等抛丽，可以實現(xiàn)微型零件的加工以及裝配。它的特點是空間小饰豺、能耗低亿鲜、重量輕，可以根據(jù)生產(chǎn)的需要重新構(gòu)造冤吨，具有很高的柔性诫瑞。

　　4、結(jié)論

　　綜上所述融确，微機器人技術(shù)對于超精密加工、檢測和裝配等都具有不可替代的作用测佣。利用微機器人技術(shù)改造傳統(tǒng)的機床醒横、工業(yè)機器人，可提高加工質(zhì)量忽件，降低加工成本禁舌。從單個機器人操作到多機器人協(xié)作，到桌面微工廠涌俘，微機器人技術(shù)與現(xiàn)代通訊技術(shù)权煎、微加工工藝蒂扇、檢測技術(shù)等結(jié)合，不僅為機器人技術(shù)開拓了新的應(yīng)用領(lǐng)域狱揩，也將在未來的先進制造領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用喝暂。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享彻犁，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責(zé)叫胁，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布汞幢、編輯整理上傳驼鹅，對此類作品本站僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負責(zé)森篷。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻输钩、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題仲智，請第一時間告知买乃，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認版權(quán)并按國家標準支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益坎藐！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn为牍。