【正文】 甚至，盡管傳統(tǒng)方法已有所改善所做，多年來，他們將很快取代晶圓變薄和聘用更多的成本和關(guān)鍵材料。左圖的砷化鎵晶圓厚175μm，切縫寬75μm的，所取得的速度15mm/s（點表面上是沒有殘留） 。薄砷化鎵晶圓，可實現(xiàn)非常高切割速度。此外，它可以切割任意形狀，包括多項目晶圓，這在傳統(tǒng)切割中是不可能的。在一般情況下，要達(dá)到一個符合條件的切割質(zhì)量，切削速度要在3到12mm/s之間，這主要取決于晶圓的厚度，從而大大減緩了整個加工效率。這些事實提出了很多的關(guān)注，從環(huán)境，健康和安全的立場。標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)技術(shù)仍然需要變得更加適應(yīng)這一新的高增長的市場。事實上，這些材料的電學(xué)性比純硅更具有優(yōu)勢，它們在高頻率的運(yùn)作，改善信號接收效果，更好的處理信號在擁擠的頻帶，和增大大的功率效率更有優(yōu)勢。 現(xiàn)在，有了讓人滿意的解決方法與激光微射流（ lmj ）這一成果 ，一個革命性耦合激光和水射流的技術(shù)。有待進(jìn)一步的提出新興的高度跟蹤系統(tǒng)，進(jìn)一步的完善水射流切割機(jī)床。因此，一定要注意絲杠螺母的潤滑。為了防止灰塵顆粒以及粉粒落入導(dǎo)軌面上，加速導(dǎo)軌的磨損，因此，要可能的在導(dǎo)軌上面安裝防護(hù)罩。注意在采用油脂潤滑的時候，潤滑油脂的填充量不要超過軸承與軸承座空間的1/3—1/2，否則，軸承就會容易過熱。這樣可以裝配出高旋轉(zhuǎn)精度的滾珠絲杠。特別是滾動軸承的形狀誤差會直接反映到工件上，提高旋轉(zhuǎn)精度可以減小機(jī)床的震動和噪音。 提高傳動精度減小傳動誤差的措施有上面的分析可以知道，減小傳動誤差，提高傳動精度可以采取以下的措施：1. 縮短傳動鏈設(shè)計時一定要減少傳動件的數(shù)目，以減少誤差的來源。但對于我所設(shè)計的該簡單的數(shù)控水射流切割機(jī)床來說，它的影響不是非常的明顯。傳動的總誤差是同時存在多項獨立的誤差，既有制造誤差又有裝配誤差，根據(jù)統(tǒng)計概率論的原理，設(shè)誤差為正態(tài)分布，則其總誤差可近似取為均方根值，可以用下式來計算： 式中：，等為各個獨立的誤差。（3） 正確組織實驗過程，合理設(shè)計儀器或選用儀器和測量方法，以便在最經(jīng)濟(jì)條件下，得到理想的結(jié)果。當(dāng)被連接的兩軸有徑向偏移時，凸起的部分會在聯(lián)軸器的凹槽中滑動，滑塊做偏心運(yùn)動。聯(lián)軸器的分類：聯(lián)軸器分為兩大類1是剛性聯(lián)軸器2撓性聯(lián)軸器第一類聯(lián)軸器適用于兩個軸能嚴(yán)格對中并且在工作中不發(fā)生相對便移的，載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的場合；第二類聯(lián)軸器還可以分為：（1）無彈性元件撓性，（2）有彈性元件的聯(lián)軸器。因為滾珠和圓環(huán)溝槽相接觸，接觸面積大，許用的載荷和接觸剛度與點接觸的滾動體不循環(huán)的導(dǎo)軌有很大的提高。3. 能實現(xiàn)無間隙運(yùn)動，提高機(jī)械系統(tǒng)的的運(yùn)動剛度。滾動直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌，滑塊，鋼球，返向器，保持架，密封端蓋及擋板組成。(2/3)1550)2=243549（6） 穩(wěn)定性系數(shù)校核nk=Pk/P=243549/=11220≥通過計算驗證所選的絲杠滿足該機(jī)床實現(xiàn)功能的要求，故選用該型號的絲杠滿足要求。 m 中型機(jī)床t= Pin=Tin（1） 剛度的驗算 工作負(fù)載 滾珠絲杠的基本導(dǎo)程 彈性模量 滾珠絲杠的截面面積 由于滾珠絲杠在工作的過程中受拉伸作用，因此采用下面的公式， 其中， F=πd2/4=＝ △L1=PL0/(EF)=50(21106)=103um 在M的作用下滾珠絲杠每一導(dǎo)程上的扭轉(zhuǎn)角 M作用在絲杠上的扭矩G切變摸量 滾珠絲杠截面慣性矩 代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計算： Jc=＝ φ=ML0/(GJc)=102/(105) = 107 M=P/v=m2則， 假設(shè)該部分運(yùn)動的最大速度為，則該部分的運(yùn)動速度假設(shè)為，則電機(jī)和滾珠絲杠的的轉(zhuǎn)速為： n = 1000r/min ω1＝ω＝(2πn)/60 =21000/60 =105rad/s J=J1 + M(V1 /ω1 ) 2 ＝103＋105 ≈103Kg（3）兩端鉸支該種支撐方式使用于中等轉(zhuǎn)速，中等精度的情況。高精度的保證滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對溫度 機(jī)床傳動部件的選擇滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，或?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動的理想的產(chǎn)品。同時，從減少伺服驅(qū)動系統(tǒng)外形尺寸和提高可靠性角度來看，采用交流電機(jī)比直流電機(jī)將更合理。為了確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動精度和工作的穩(wěn)定性，在設(shè)計中，常提出以下要求：1. 無間隙2. 低摩擦3. 低慣量4. 高剛度5. 高諧振頻率6. 適當(dāng)阻尼比為了達(dá)到以上的要求，主要從以下幾個方面采取措施：1. 采用低摩擦阻力的傳動部件和導(dǎo)向支撐件，如采用滾珠絲杠夫，滾動導(dǎo)向支撐等。目前，許多數(shù)控機(jī)床都是使用大慣量直流伺服電機(jī)。但是灰鐵的脆性比較大，在制造的時候需要木模，生產(chǎn)直制造周期比較長。2） 保持截面不變，加大外廓尺寸，減小壁厚，可以提高抗彎和抗扭剛度。而安裝導(dǎo)軌的立板采用焊接的方式焊接到橫向進(jìn)給的鋼板上。4. 內(nèi)應(yīng)力支撐件在焊接和鑄造以及加工的過程中，材料的內(nèi)部都會形成內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致變形。 對支撐件的要求機(jī)床的立柱和底座是主要的支撐件，它們的作用是支撐零部件并保證它們之間的相互位置及承受各種相互作用力。可以做以下的設(shè)想來實現(xiàn)運(yùn)動的目的：1. 有機(jī)架（橫梁部分）來實現(xiàn)其兩個方向的運(yùn)動，其示意圖如下： 龍門式機(jī)架（方案1）該種結(jié)構(gòu)形式為橋式結(jié)構(gòu)，又稱為龍門式結(jié)構(gòu)，住要的特點是：結(jié)構(gòu)對稱，比較穩(wěn)固，缺點是加工的工件的大小受到了限制。它的Y向運(yùn)動有橫向的導(dǎo)軌和滾珠絲杠來實現(xiàn)，以東部分與滾珠絲杠的螺母座以及滾動導(dǎo)軌的滑塊通過螺栓進(jìn)行連接。隨著砂刀管的直徑擴(kuò)口，其切口也就愈大)及切割斜邊都很小( )，無需二次加工，無裂縫、無毛邊、無浮渣，因此其切割品質(zhì)優(yōu)良。由于純水切割普遍適用于切割較軟的材料，針對切割硬質(zhì)材料，如玻璃、石材、金屬等，80年代初，發(fā)展出了一種加砂水刀。為獲得穩(wěn)定的高壓水射流，需將產(chǎn)生的高壓水進(jìn)入蓄能器然后再流到噴嘴，從而達(dá)到穩(wěn)定壓的目的。沿Y坐標(biāo)的傳動關(guān)系借助鋁軸實現(xiàn)。 上述布局在結(jié)構(gòu)上較移動龍門架的布局復(fù)雜，且在收集器內(nèi)有快速磨損的零件。類似工作臺十分昂貴，且因射流作用而磨損，故壽命較低。表3中列出了IngersollRand公司（德國）關(guān)于水射流切割速度的數(shù)據(jù)表1 各種切割方法的比例表2 不同毛坯厚度的切割速度 注：工作壓力350MPa；磨料供給量680g/min；磨料為80號粒度花崗巖。 水射流裝置可切割板料、精確直角、打小孔、開窄槽和完成位于很近的型面（其中包括非導(dǎo)熱材料）。 切割方面：純水應(yīng)用于造紙業(yè)、橡膠業(yè)等，而加砂水刀則可應(yīng)用于石材業(yè)、陶瓷業(yè)、航天航空業(yè)，汽車制造業(yè)、金屬加工業(yè)。經(jīng)過多年的研究實踐，取得很大進(jìn)展，開發(fā)出了一批新技術(shù)和新產(chǎn)品，有的在國際上還處于先進(jìn)水平。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，磨料射流、空化射流、氣水射流和自振射流的發(fā)展，把水射流技術(shù)推向一個新的發(fā)展階段。于是人們開始研究較高壓力的壓力源(高壓泵和增壓器)及高壓脈沖射流。20世紀(jì)60年代以前，人們主要研究低壓水射流采礦，水射流技術(shù)還處于探索試驗階段；至20世紀(jì)70年代初，主要研究制高壓泵、增壓器、高壓管件，推廣水射流清洗技術(shù)，處在設(shè)備研制階段；至20世紀(jì)80年代，水射流技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域從采礦發(fā)展到其他領(lǐng)域，大量的水射流采煤機(jī)、切割機(jī)、清洗機(jī)相繼問世，并進(jìn)行了廣泛的推廣應(yīng)用；之后，水射流進(jìn)入了快速發(fā)展階段，水射流技術(shù)研究進(jìn)一步深化，磨料射流、空化射流、自激振動射流等新型射流技術(shù)發(fā)展很快。同時，各國學(xué)者也開始對各種射流的基礎(chǔ)理論和切割機(jī)理等進(jìn)行研究。我國從1979年開始，每兩年召開一次全國水射流技術(shù)研討會，并出版了《高壓水射流》雜志。尤其值得一提的是汽車制造業(yè)，隨著近幾中國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)外各大汽車生產(chǎn)廠商產(chǎn)量地極劇擴(kuò)大，車型地不斷更新，生產(chǎn)周期地縮短，對配套的汽車內(nèi)飾件(如汽車地毯、儀表板、頂蓬等)廠家來 說，早期手工加工汽車內(nèi)飾件的切邊及打孔的方法，由于效率低下、產(chǎn)品精度差、勞動強(qiáng)度大，顯然已不能滿足當(dāng)前汽車業(yè)發(fā)展的需求。 除了以上所介紹的應(yīng)用領(lǐng)域以外，近幾年，國外已有公司通過超高壓技術(shù)，將其應(yīng)用于食品殺菌達(dá)到食品保鮮的目的，并已成功打入食品保鮮行業(yè)(如美國著名的HEMELL公司已使用超高壓設(shè)備進(jìn)行食品保鮮)，取得了良好的口碑。 切口可從制件表面的任意點開始。表3 IngersollRand公司采用的切割速度由于采用現(xiàn)代計算機(jī)裝備水射流切割裝置，可利用大量數(shù)據(jù)庫優(yōu)化切割過程（其中包括實時優(yōu)化），和解決裁料的優(yōu)化任務(wù)，故本方法的工藝性可顯著擴(kuò)大。 在Watejet公司裝置上采用的工作臺，其優(yōu)點是由正方形（120mm1200mm）網(wǎng)絡(luò)形成的堅固的框架，深淀箱由耐蝕鋼做成，傳動裝置配置在框架的外廓尺寸內(nèi)，設(shè)有控制零點的終點開關(guān)，維護(hù)區(qū)安排在框架的長度一側(cè)，裝載區(qū)可完全敞開，網(wǎng)絡(luò)元悠揚(yáng)可更換，框架具有很高的承載能力。此外，為了避免射流在毛坯出口上過于彎曲和對收集器的偏離，切割速度存在某些限制。傳動裝置預(yù)先考慮有用橡膠帶和波紋遮簾雙保護(hù)。水壓越高，水射流速度越 快，對高壓部份的制造要求也越嚴(yán)格，在各水射流廠家中，美國FLOW公司率先采用使用陶瓷制柱塞的高壓增壓器，可大幅度降低磨損和延長1倍以上超高壓部件 和水封的壽命。所謂加砂水刀即在高壓水中加入石榴 砂或金剛砂等磨料，此時，大部份的切割工作由磨料的沖蝕和磨削作用來完成，以達(dá)到增強(qiáng)切割能力、加工硬質(zhì)材料的目的。 （2）幾乎沒有材料和厚度的限制 它把滾珠絲杠轉(zhuǎn)動通過絲杠的螺母變?yōu)橹本€運(yùn)動，在電機(jī)帶動絲杠轉(zhuǎn)動的同時它作直線運(yùn)動。 2. 有機(jī)架（橫梁部分）實現(xiàn)一個方向的運(yùn)動，而另一個運(yùn)動有工作臺來實現(xiàn) 圖 懸臂式機(jī)架結(jié)構(gòu)（方案2）該種結(jié)構(gòu)形式的為懸臂式結(jié)構(gòu)，比起前一種結(jié)構(gòu)，它的穩(wěn)定性不如前者，但是它的加工范圍比前者的加工范圍大。支撐件一般的附有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌主要起到定位作用，以保證各部件的正確的相互位置及運(yùn)動。在使用的過程中，內(nèi)應(yīng)力可能重新分布和逐漸的消失可能使變形增大。同樣，縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)也采用同樣的連接方法。3） 圓形截面的抗扭剛度比方形的大，而方形的抗彎剛度比圓形的抗彎剛度大。橫向和縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計為鋼板焊接的形式，這種形式結(jié)構(gòu)比鑄造結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)的周期比較短，剛度也比鑄造結(jié)構(gòu)大，并且尺寸也比較小，因此，采用焊接鋼板的形式。直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)常需要維修。2. 縮短傳動鏈，提高傳動與支撐剛度，如采用加預(yù)緊的方法提高滾珠絲杠副的剛度和滾動導(dǎo)軌副的傳動與支撐剛度；采用大扭矩，快調(diào)速的交流伺負(fù)電機(jī)直接的與滾珠絲杠相連接以減少中間的傳動機(jī)構(gòu)。采用交流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)成為了數(shù)控機(jī)床的主要調(diào)速方法。滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制,由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。（4）一端固定，一端自由該種支撐形式使用于低轉(zhuǎn)速，中等精度，軸向較短的絲杠。m2 則， Tin=Jω1/t =103105/ ≈m △L2=L0φ/(2π)=107/(2)=103um △L=△L1+△L2=103+103＝103um △=100△L/L0=100/103＝ （2） 穩(wěn)定性計算 E絲杠材料的彈性模量 L絲杠的工作長度J截面的慣性矩，對于實心的圓柱體 絲杠的軸端系數(shù) （一端固定，一端鉸支， 其中， J=πd4/64=44/64＝ Pr=21106(n/(9550ηΣ)=1000/(9550)≈77W Pfr=MuV/(6120ηΣ )=10/(6120) =P=K * (Pin+Pfr)=(77+ Z向電機(jī)的選擇同樣采用金屬切削機(jī)床里面快速電機(jī)的計算方法來選擇Z向的電機(jī)，在切削時，同樣沒有切削力，也只考慮機(jī)床自身的部件質(zhì)量，慣性力，摩擦力的影響。當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊做相對運(yùn)動時，鋼球就沿著經(jīng)過淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動，在滑塊的端部鋼球又通過返向裝置（返向器）進(jìn)入返向孔后再進(jìn)入滾道，鋼球就這樣周而復(fù)始的進(jìn)行滾動運(yùn)動。成對使用導(dǎo)軌副時，具有誤差均化效應(yīng)，從而降低了基礎(chǔ)件（導(dǎo)軌安裝面）的加工精度要求，降低了基礎(chǔ)件的機(jī)械制造成本與難度。另外，還可以簡化設(shè)計，制造和裝配工作。聯(lián)軸器適用與有偏斜或工作中有相對位移，載荷速度有變化的場合。第5章 誤差來源及分析第5章 誤差來源及分析由于目前加工制造技術(shù)還不夠完善，生產(chǎn)制造出來的東西不免有誤差，機(jī)床是加工制造東西的“母機(jī)”，它的誤差可以直接的反映到它所加工制造的產(chǎn)品上，既所謂的“誤差復(fù)映”現(xiàn)象。 誤差的來源和傳遞規(guī)律機(jī)床的內(nèi)