【正文】 濟成本、安裝拆卸及長期使用中的調整和更換方便等因素綜合考慮 , 13 采用合適的隔振器類型和尺寸 ,應保證隔振器的總體剛度和阻尼滿足機床系統(tǒng)的隔振要求。 圖 但考慮到實際應用中 ,土壤的固有頻率為 10~20Hz,而振動波的傳播速度約為 200m/s,則波長為 10~20m。通過實 測數(shù)據(jù)表明 ,隔振溝寬度一定時 ,隔振效果隨溝的深度和地表振動波長的關系而變化。大多數(shù)超精密加工機床都有設置隔振溝的要求 ,目的是通過垂直于地表的隔離層空隙來切斷振動在土壤中的傳播 ,削減振動能量。 2)設置隔振屏障 根據(jù)波的反射、散射和衍射原理 ,由于波的振動隨距地表垂直距離的增加而衰減 ,主要的能量都沿著地表傳播 ,因此在超精密加工設備周圍設置隔振屏障能適當減小振動波的振幅。由 12 于振動波的傳播距離與振源強度成正比 ,與頻率的平方成反比 ,故低頻振動傳播距離較遠 ,因而對超精密加工精度的影響更為顯著 ,尤其是大型動力機械及設有振動機械的工廠、車間 ,以及運輸量大的鐵路、公路等地段 [12]。 (3)隔振措施 對環(huán)境振動的防治 ,首先要保證精密加工設 備和儀器處于良好的工作環(huán)境 ,考慮合理的空間布局 ,選擇合適的安裝基礎 ,以減少振源振動的放大與輸入。若從設備基礎的角度考慮設備對振動的響應 ,可以將機床作為整體進行研究。 除了上述隔振器之外 ,還可以使用軟木、樣膠、沙料、毛租等阻尼較大、有一定強度和穩(wěn)定性的材料 ,以減小振動傳遞率。 鑒于其承載力較高 ,且固有頻率在 ~4 Hz,使得隔振系統(tǒng)固有頻率較低 ,從而遠離環(huán)境振動的干擾 ,提高隔振效果 。彈簧高度可以通過高度控制閥調節(jié) ,且剛度也能利用附加氣室的容積和有效面積來改變 ,如圖 。 圖 圖 由于空氣 彈簧的非金屬性 ,其彈性特性良好。 11 空氣彈簧 [10]相較于其他兩種隔振器在適用的范圍以及隔振的效果來看有著無可比擬的優(yōu)點。但是橡膠本身對于環(huán)境要求比較苛刻，耐 油性比較差，使用過程中容易老化，不能較長時間的使用。常見分為剪切型、壓縮型與復合型，相對于不同的受力方式而改變不同的使用組合 ,固有頻率為 5~20 Hz，形狀可以參考使用場合和具體條件自由選擇。為了彌補鋼彈簧隔振器先天的缺陷，常常在鋼彈簧外部附加一層隔振橡膠，但是它的水平剛度還是不足，容易在使用的過程中產(chǎn)生水平晃動，故不適合精密設備隔振的需要。 (1)隔振器 當前國際社會上超精密加工制造產(chǎn)業(yè)中最常見的隔振器的類型主要是鋼彈簧、橡膠、空氣彈簧隔振器。前一項是隔離產(chǎn)生振動的振源，使振源與地基相隔離開，減少振源振動對于超精密加工設備的輸出 。 最常見的隔振措施就是用阻尼和彈性元件組成的隔振器放置在結構之中。 被動控制通常指結構的被動阻尼設計 ,是事先一次性設計的控制措施 ,通過改變結構參數(shù)、釋放自身潛在的能量 ,最大程度地吸收和耗散關注頻段內的模態(tài)應變能 [5]。而且在我國還沒有制定超精密加工中一些對于精度要求極高的設備在使用中的專門 的環(huán)境振動允許值的標準。為我國的超精密加工中的振動防治產(chǎn)業(yè)增加了新鮮的血液，促進了我國超精密加工制造產(chǎn)業(yè)的高效長足發(fā)展，使我國加快步伐追趕在該領域一直處于領先的日本和歐美發(fā)達國家。最近幾年來，國家加大了對于超精密加工中環(huán)境振動防治的研究投入和力度，如研究用于隔振平臺進行主 動控制的制動器以及一些磁致伸縮材料、電流變液體等一批使用在隔振設備中的新型材料。在超精密加工的振動環(huán)境條件的研究中，國內涌現(xiàn)了一大批杰出的科研的人員，在振動環(huán)境的研究過程中由于國外的某些技術封鎖和 本身基礎的薄弱，在開展研究的過程中遇到了不少困難，但是還是在努力攻堅克難中完成了一個又一個的艱難課題。 在超精密加工的振動控制上，歐美以及日本一直處于世界研究的前列，但是各自研究振動的方向又各有特點，促使世界研究超精密加工的振動研究有序良好得往各個方面發(fā)展，建立了現(xiàn)如今世界在這些領域有序競爭的良好現(xiàn)象。 在超精密加工中振動環(huán)境的多年研究中，科研人員進行了很多有效的嘗試和很多的創(chuàng)新。 8 表 振動規(guī)范 振動值 振動表現(xiàn) 速度 μm/s ＜ 4Hz （ dB） ＞ 8Hz（ dB） 工廠（ ISO） 96 90 明顯感覺到振動 辦公室（ ISO） 90 84 稍微感覺到振動 住宅（ ISO） 84 78 幾乎感覺不到振動 手術室（ ISO） 78 72 感覺不到振動，適用于倍率 100 的顯微鏡已經(jīng)振動敏感低的設備 VCA 72 66 適用于倍率 400的顯微鏡 續(xù)表 超精密設備振動標準 振動規(guī)范 振動值 振動表現(xiàn) 速度 μm/s ＜ 4Hz （ dB） ＞ 8Hz （ dB） VCB 66 60 適用于倍率 1000 的顯微鏡以及分辨率 3μm 的照相制版和光學檢測儀器 VCC 60 54 適用于分辨率 1μm的照相制版和光學檢測儀器 VCD 54 48 適用于大多數(shù)精密儀器，包括電子顯微鏡等 VCE 48 42 適用于分辨率 的照相制版和激光作業(yè)，要求極為嚴格 國外針對振動環(huán)境對于超精密加工中給加工的工件帶來的影響研究得比較早 ,特別是日本與歐美幾個國家 ,這些國家在分析研究超精密加工中環(huán)境振動的影響時都是通過理論的推理外加建立模型分析為主，主要專研的是振動的傳播特別是在介質中的規(guī)律，包括地 9 基土的動力特性及其對振動波傳播的影響 。 在這五個等級中， A 類的振動對于超精密加工的影響是最大，而 E 類最小，基本上高科技廠商對于超精密加工的環(huán)境振動的要求在 VCC，擁有光學儀器設備的公司對環(huán)境振動的要求就稍微要高一點，大概在 VCD 以上，這就要求公司要考慮到專業(yè)的減振隔振設備與措施。相對于不同的機器設備，對于振動的允許范圍指標就不徑相同，在精度要求比較高的加工儀器加工材料時，振動會使加工材料與刀具之間產(chǎn)生顫振。如光學干涉測量儀、電子顯微鏡 ,以及精密加工設備 ,如金屬切削等 ,在納米精度在的操作 ,高精 度、高分辨率和高靈敏度是這些加工操作的關鍵所在。 由此可見，振動在日常生活中扮演著雙面手的角色，我們要正確認識振動，利用振動來造福于人類也要認識到振動的影響甚至于危害，在必要的時候和地點，提前做好防范振動危害的措施，將未知的振動危害控制在可以掌控的范圍之內。在近幾十年的發(fā)展過程中，振動環(huán)境被快速開發(fā)或者利用，成功造福于社會生產(chǎn)生活之中，先后有一百多 項與振動有關的技術被廣泛運用于生產(chǎn)生活中，它們在各個部門中起著十分重要的作用，為振動工程學的發(fā)展和社會制造生產(chǎn)貢獻了力量。 振動環(huán)境在實際生產(chǎn)生活中無處不在，在日常生產(chǎn)生活中，機械振動時指物體在平衡位置附近做往復的重復運動，并且具有雙重性。地球的自轉還有太陽引力變化也會對地球造成不可避免的振動。所以，對于這些由于人為原因造成的振動要根據(jù)不同的方面來分析超精密加工中處理振動的方法。 6 表 振源 頻率 測點據(jù)振源距離 空氣壓縮機 ~40 附近 冷凍機 45 附近 鍛錘 10~35 錘擊處 起重機 15~95 附近 火車 30 400m（常速運行） 20~25 10~30m（ 20km/h運行 ) 汽車 10~25 20~38m（空載） 5~15 20~38m（滿載） 在實際布置時考慮土地問題對于超精密加工的影響，巖石上的振動頻率高， 振幅比較小 ,相比較土層則是恰恰相反。那些振動能量不大、影響范圍 小的設備 ,在超精密加工設備周邊的影響是不可以不考慮的。相比較不同的振源的不同特點 ,可以將它們分為瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)、隨機振動 ,大部分的振動由空氣壓縮機、冷凍機