【正文】 (3)在振動(dòng)條件的防治過(guò)程中，應(yīng)聯(lián)系實(shí)際工程來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確完整地獲得監(jiān)測(cè)過(guò) 程中的數(shù)據(jù)以便更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)的擇選與分析，從主動(dòng)控制的角度切入來(lái)進(jìn)行更加實(shí) 際有效的研究，使超精密加工的環(huán)境振動(dòng)得到更加有效準(zhǔn)確的控制。 （ 2） 超精密加工制造過(guò)程中各類(lèi)不利的環(huán)境條件是影響超精密加工的主要因素，其中環(huán) 境振動(dòng)是各類(lèi)環(huán)境條件中解決最困難的一類(lèi)。 超精密加工技 術(shù)在當(dāng)今國(guó)際社會(huì)中扮演著重要的角色，各國(guó)都把它看成綜合國(guó)力相比較的一項(xiàng)重要指標(biāo)；在如今高科技高新產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展中也起著核心的左右，是國(guó)家新世紀(jì)制造業(yè)前進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。研究較多的是以被動(dòng)控制為主 ,主動(dòng)控制為輔的方法 ,能夠在較高的經(jīng)濟(jì)效益下保證結(jié)構(gòu)的使用舒適度和安全性能。 混合控制是結(jié)合主動(dòng)、被動(dòng)控制方法 ,將二者同時(shí)施加于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制形式。其中 ,主動(dòng)變剛度控制裝置在每個(gè)采樣周期中對(duì)外荷載的頻譜特性進(jìn)行提取 ,并對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度值進(jìn)行切換 ,使得受控結(jié)構(gòu)盡量避開(kāi)共振頻率 ,而減小振動(dòng)?？紤]到結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制往往要求實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)同步控制 ,如海洋結(jié)構(gòu)物對(duì)風(fēng)振和海浪荷載的抵抗能力 ,這就對(duì)主動(dòng)控制提出了更高的目標(biāo)和研究方向。而加速度傳感器適用于較高頻率的振動(dòng)信號(hào)測(cè)量 ,當(dāng)系統(tǒng)受到外界低頻振動(dòng)影響時(shí) ,若使用加速度傳感器 ,測(cè)得的數(shù)值較小 ,從而經(jīng)過(guò)二次積分得到的振動(dòng)位移值發(fā)生較多的干擾 累積 ,影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。目前 ,對(duì)新型智能材料的 應(yīng)用研究較多 ,如電致伸縮材料、超磁致伸縮材料、電流變流體、形狀記憶合金等 ,且較多應(yīng)用于精密、超精密加工和測(cè)量中。 振動(dòng)主動(dòng)控制是近二十年才開(kāi)始研究的重要課題 ,是在振動(dòng)控制過(guò)程中 ,通過(guò)傳感器檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)的振動(dòng) ,經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算后 ,反饋并驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器對(duì)結(jié)構(gòu)反向施加控制振動(dòng)所 15 需的作用以抵消振動(dòng)干擾。 早在結(jié)構(gòu)控制的概念被提出之前 ,Frahm(1909)就在船舶設(shè)備上利用水箱作為動(dòng)力吸振器 ,控制船體的橫向翻滾振動(dòng)。此外 ,對(duì)于阻尼較小的結(jié)構(gòu) ,若不便安裝阻尼器時(shí) ,可利用連接處的相對(duì)摩擦進(jìn)行減振。 在系統(tǒng)的振動(dòng)過(guò)程中 ,消振主要通過(guò)阻尼實(shí)現(xiàn) ,即附加子系統(tǒng)來(lái)消耗振動(dòng)能量 ,降低結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)在共振頻率附近的動(dòng)響應(yīng)和寬頻帶隨機(jī)激勵(lì)響應(yīng)均方根值 ,避免自激振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定 ,減少結(jié)構(gòu)振動(dòng)的傳遞 。合理選擇 動(dòng)力設(shè)備的結(jié)構(gòu)選型、構(gòu)造、重心位置、擾力方向等 ,從而減小不平衡 14 的離心慣性力。其中 ,L和 H分別為機(jī)床外形的長(zhǎng)度和高度 (m)。 通常 ,機(jī)床與基礎(chǔ)的連接方式有剛性連接或彈性連接 ,前者是將機(jī)床安裝在單獨(dú)基礎(chǔ)上 ,使機(jī)床和基礎(chǔ)固接為整體 。 一般而言 ,支承式隔振裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單 ,便于施工 ,且隔振性能良好 ,使用最為普遍 ,特別適用于高頻設(shè)備 。當(dāng)取隔振溝寬度為振動(dòng)波長(zhǎng)的 1/20時(shí) ,溝的深度越接近振動(dòng)波長(zhǎng) A,振幅降低越多。 隔振屏障包括空溝、粉煤灰等連續(xù)屏障和孔列、混凝土樁等非連續(xù)屏障 ,隔振效果與其深度、長(zhǎng)度、材料以及振動(dòng)的頻率、傳播的距離等都有關(guān) ,做法可參照?qǐng)D 。因此 ,有效的隔振方法包括 : 1)遠(yuǎn)離振源 對(duì)于超精密加工機(jī)床而言 ,其所受環(huán)境振動(dòng)的影響程度與距振源的距離和深度有關(guān)。 (2)隔振模型 超精密加工機(jī)床由不同部件組成 ,是多自由度彈性體系 ,因而可以用若干彈性質(zhì)量連接體表示。此外 ,在空氣彈黃和附加氣室之間加設(shè)一個(gè)節(jié)流孔 ,使得彈簧變形時(shí)空氣流經(jīng)節(jié)流孔產(chǎn)生能量耗散 ,從而衰減部分振動(dòng)。從最初應(yīng)用于車(chē)輛的空氣彈黃懸架 ,到各類(lèi)機(jī)車(chē)的座椅減振、航空航天領(lǐng)域精密儀器儀表的減振 ,以及精密和超精密加工設(shè)備的隔振系統(tǒng)和隔振平臺(tái)的振動(dòng)控制的使用 ,發(fā)展前景廣闊。橡膠隔振器剛度較大 ,阻尼系數(shù) ~,主要和金屬?gòu)椈上啻钆溆糜谥鲃?dòng)隔振中，能較好隔離高頻率的振動(dòng)。 鋼彈簧隔振器相較于其他兩種隔振器的優(yōu)點(diǎn)在于承載能力更高，較大的變形范圍，使用壽命較長(zhǎng)和隔振器本身比較耐高溫，但是由于剛度較小，固有頻率 ~，阻尼僅僅只有 ，在控 制設(shè)備共振振幅的表現(xiàn)較差。而相對(duì)于隔振的對(duì)象來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的隔振措施分為主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振。由于在超精密加工制造中影響最大的環(huán)境振動(dòng)，國(guó)家應(yīng)該盡快加大力度和研發(fā)力量完善我國(guó)制造業(yè)中超精密加工的體系，并有效制定環(huán)境振動(dòng)的評(píng)價(jià)體系，為下一步對(duì)于超精密加工中環(huán)境振動(dòng)的控制提供依據(jù)。近些年來(lái)，我國(guó)在超精密加工領(lǐng)域的振動(dòng)防治也取得了一系列較為喜人的成果，比如由哈工大精密工程研究所在不斷研究和改進(jìn)中誕生的 HCM1亞微米超精密車(chē)床通過(guò)微制造平臺(tái)混合隔振系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [7]，其中的隔振元件由隔振橡膠層和空氣彈簧組成，主動(dòng)控制裝置是超磁致伸縮制動(dòng)器，這套裝置能使在超精密加工時(shí)的振動(dòng)衰減 80%左右；也有研究由超磁致伸縮作動(dòng)器研發(fā)而成的人工模糊神經(jīng)網(wǎng)控制的超精密機(jī)床隔振系統(tǒng) [8]；稀土 鐵系功能材料進(jìn)行超磁致微位移直線驅(qū)動(dòng) 器的研究 [9]等。 我國(guó)在超精密加工的環(huán)境振動(dòng)條件的研究領(lǐng)域的開(kāi)始時(shí)間比較晚。振動(dòng)傳播途徑和相關(guān)隔振理論及隔振措施等問(wèn)題。當(dāng)前國(guó)際范圍內(nèi)對(duì)于精密加工中的振動(dòng)有一套公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，包含 VCA、 VCB、 VCC、 VCD和 VCE這5 個(gè)等級(jí)，來(lái)分別表示振動(dòng)在超精密加工中的不同程度的強(qiáng)度，來(lái)更好的制定有效針對(duì)的策略加以控制，并能根據(jù)不同振動(dòng)的特點(diǎn)，在 防治振動(dòng)的措施中能有效針對(duì)所想防治振動(dòng)的特點(diǎn)，節(jié)省成本。 環(huán)境振動(dòng)對(duì)超精密加工的影響特別是會(huì)對(duì)一些對(duì)振動(dòng)敏感的儀器設(shè)備造成較大的干擾和影響。在正常生活生產(chǎn)中，有時(shí)需要利用振動(dòng)來(lái)完某些運(yùn)動(dòng)和工序，如利用超聲波進(jìn)行診斷和治療疾病；在建筑時(shí)利用振動(dòng)進(jìn)行打樁、振動(dòng)撥樁以及混凝土灌注時(shí)的振動(dòng) 搗固來(lái)提高建筑工程的工作進(jìn)度與效率；在電子信息產(chǎn)業(yè)中的許多電子產(chǎn)品利用諧振器才能有效工作；海洋工程中利用海洋波動(dòng)進(jìn)行發(fā)電。 自然界的某些自然活動(dòng)也會(huì)引發(fā)振動(dòng) ,最主要的有風(fēng)、海浪潮汐、高低壓氣團(tuán)交匯等環(huán)境所造成的。 部分實(shí)測(cè)的外界振動(dòng)干擾頻率如表 。 在實(shí)際生產(chǎn)生活中 ,因?yàn)榻煌ǖ倪\(yùn)輸、操作人員行走、動(dòng)力設(shè)備的使用等 ,都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。 其他環(huán)境條件的指標(biāo)的控制主要是安裝細(xì)聲材料；采用消聲器控制噪聲；安裝消除靜電的裝置；設(shè)立放電磁干擾的設(shè)備等 超精密加工中的振動(dòng)環(huán)境是因?yàn)橥獠凯h(huán)境不同的振源所引發(fā)的。 空氣環(huán)境的指標(biāo)的控制主要是控制產(chǎn)生塵埃的量，不帶入塵埃并不在加工過(guò)程中產(chǎn)生塵埃，操作人員要穿著無(wú)塵操作服，設(shè)立除塵室清除灰塵；安裝空氣控制過(guò)濾裝置，有效調(diào)節(jié)氣流速度；控制加工環(huán)境對(duì)于外部環(huán)境的正壓，防止外部空氣的介入。 其他環(huán)境條件包括聲、光、電磁環(huán)境等，在超 精密加工中也要充分考慮和控制這些環(huán)境條件，防電磁波環(huán)境中電磁波對(duì)于設(shè)備造成的干擾和破壞，對(duì)于某些超精密加工時(shí)要能建設(shè)能屏蔽電磁波的環(huán)境。 振動(dòng)環(huán)境是當(dāng)今超精密加工過(guò)程中研究的一個(gè)很重要的課題，環(huán)境的振動(dòng)對(duì)于提高超精密加工的加工精度和提升生產(chǎn)效率都具有很大的影響。在超精密加工中一般要求潔凈室內(nèi)溫度控制在（ 20℃ 177。通常在超精密加工中要求的潔凈度為 100級(jí)，就是 1m179。 空氣環(huán)境中的主要指標(biāo)為潔凈度、氣體流動(dòng)速度、壓力和有害氣體，空氣的潔凈度主 4 要是空氣中的塵埃含量 ,要使空氣的潔凈度變高就要使空氣中的塵埃變少。國(guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)都肩負(fù)著壯大我國(guó)電子科技產(chǎn)業(yè)、超精密加工產(chǎn)業(yè)的重?fù)?dān)，為我國(guó)的偉大復(fù)興貢獻(xiàn)自己的一份力。國(guó)防科技大學(xué)是我國(guó)研究離子束拋光的主要研究機(jī)構(gòu)，在世紀(jì)初完成了具備非球面加工能力的離子束拋光設(shè)備 KDIFS500，可處理加工的最大直徑 φ500mm。 北京機(jī)床研究所我國(guó)研究超精密加工技術(shù)的重要研究所之一，研制成功了 NAM800 型納米數(shù)控車(chē)床納米級(jí)加工機(jī)床。上個(gè)世紀(jì)六十年代末期成功研發(fā)完成單晶金剛石鏡面車(chē)床，可加工材料的表面粗糙度降到 。日本研究超精密加工的時(shí)間要晚于歐洲和美國(guó)，但是日本研究發(fā)展的速度很快。另外，產(chǎn)品的加工精度也漸漸達(dá)到納米級(jí)水