双曲面四极质量分析器制造工艺研究

作为研究物质基本组成、结构特征、物理和化学性质的最基本的仪器—质谱仪,由于其直接测量的本质和高灵敏、高分辨性,被广泛应用于环境监测、食品安全、生命科学等多个领域。四极质量分析器是四极式质谱仪的核心部件,其零件及部件主要精度误差都要求小于0.005mm,传统制造工艺已经无法满足要求。提出了一种零件组合和部件组合加工方法,利用该方法加工了一套双曲面型四极质量分析器,加工后零件的表面粗糙度为Ra0.2μm、两组对杆140mm范围内平行度4μm。

四极质量分析器装配工艺研究

四极杆质谱计是目前最成熟、应用最广泛的小型质谱计之一。四极杆质量分析器是四极式质谱仪的核心部件,使离子在四极场中受到强聚焦作用而向分析器的中心轴聚焦。四极质量分析器零件主要精度误差都要求小于0.002mm,且组件平行度、位置度误差要求均小于0.004mm,传统装配方法已经很难满足精度要求。提出了一种基于手工修研的装配方法,利用该方法装配了一套150型四极质量分析器,最高装配内切圆精度误差小于0.0015mm。

超精密液体静压转台装配技术

制造与装配是高精度液体静压转台核心技术之一。对某超精密液体静压转台,根据其技术要求和结构特点,系统梳理了其装配流程及装配技术难点,提出了支承组件制造与装配精度保证、装配过程变形控制、精度保持性、可靠性考核与提升是转台装配的关键环节并对其控制要点及技术难点提出了解决措施。装配的高精度液体静压转台并应用于某数控立式磨床并累积通过2 500 h应用考核,实现了外圆圆度0.45μm内孔圆度0.45μm的磨削精度,验证了转台工作状态下的动态回转精度、刚度及可靠性。

超精密液体静压回转工作台研制

对某高精度立式磨床用回转工作台采用液体静压直驱转台总体技术方案以保证其良好的动态特性和回转精度;支承系统采用液体静压支承以获得高的承载能力、刚度以保证工艺系统刚性;针对转台高动态回转精度要求,考虑油膜误差均化,确定了其关键零件部件精度并采用手工研磨方式保证了其制造精度,实现了转台系统全转速范围内0.25 μm动态回转精度;针对电动机发热和油膜剪切发热,采用稀油大流量静压支承、止推上置电动机下置、电动机强冷等技术措施保证了回转工作台良好的热态特性,工作端热伸长小于4 μm。研制的静压回转工作台应用于立式磨床,实现了外圆内孔圆度0.45 μm的磨削精度。

主轴部件套类零件高精度立式磨床研制

在分析套类工件结构特点和技术要求基础上,以精度为目标,开展了立式复合磨削工艺路线设计及与之相适应的精密立式磨床研制。所研制的磨床其动态回转精度优于0.3μm的高刚度液体静压直驱式静压回转工作台和运动直线度优于0.2μm/200 mm的高刚度液体静压导轨很好地保证工件磨削圆度和母线直线度。研制的机床实现了内孔磨削圆度0.7μm,外圆磨削圆度优于0.45μm的磨削效果,能满足各种高精度主轴部件套类零件高精度磨削。

高精度专用数控外圆磨床研制

为满足四极杆的极杆和高精度静压主轴的转轴的高精度要求,研制了专用高精度数控外圆磨床。该机床整体采用全对称大理石床身结构,具有良好的减震效果和热稳定性;伺服进给系统采用闭式液体静压导轨承载和高精度光栅检测反馈全闭环控制,具有几何精度好、位置精度高的特点;基于液体静压支承的高速磨削主轴保证了回转精度高。该机床通过1 000 h的应用验证,磨削φ18 mm×200mm四极杆的精度达到了圆度0.3μm、圆柱度0.9μm的要求,同时通过对比某进口磨床磨削结果,表明该机床达到了同等机床的高精度要求。