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在超精密加工中使用***多的金刚石精密车床、各种精密磨床等,由于环境对于加工精度的影响很大,因而需要在高度清洁车间内进行。并且为减小误差,应尽量减小振动、传动误差,实现微进给。微机器人主要用于机床的床身与底座的振动抑制、数控与测量、微进给系统等。如用金刚石车床车削镜面磁盘,车刀的进给量为5μm,就是利用微动机器人实现的。
将弹性薄膜和电致伸缩器组合成微进给机构,利用电致伸缩器的伸缩带动工作台运动,实现微量进给。王加春等利用压电陶瓷伸长和收缩,制成超精密车床溜板的主动振动控制系统,结合模糊神经网络控制方法,可以抑制溜板的振动,提高加工精度。章云等将微动机器人技术应用于新型镗床,利用压电陶瓷控制镗刀的径向进给,设计出变形镗杆,可以加工出高精度的活塞异形销孔。该机构体积小,结构简单,重量轻,制造装配容易。
扫描隧道显微镜也可以看成是一种微动机器人,它一般由压电陶瓷晶体驱动,可以XYZ三个方向上实现纳米级移动,主要用于零件表面的检测,也可用于分子、原子搬迁重组,其工作原理如图5。原子力显微镜能够操作分子尺寸的粒子,在未来的纳米级零件的装配领域中具有广阔的应用前景。MIT确立了一个名为Nanowalker项目,对于微操作机器人的集成化问题进行了进一步的探索,研制多个微小的、具有多种功能的柔性微操作机器人。如图6所示,该微小机器人与扫描探针等工具结合,可具备纳米操作、三维微加工、表面检测等多种功能。
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