机电一体化中的精密机械技术及其应用-精度要求更高，可靠性更好

机械，是机电产品造型和完成规定动作的基础，相当于人的骨骼、手与脚，起支撑、造型和完成动作等作用。与普通机械相比，机电一体化系统中的机械部分精度要求更高，可靠性更好，称为精密机械技术。依靠传统的机械，不能自动加工出高精度的产品，使用精密机械加工出的产品如图1-2所示。

图1-2　使用精密机械加工的产品

在精密机械技术中，有许多新的功能部件和技术用于其中。例如，对结构进行优化设计，采用新型复合材料，采用精密滚珠丝杠、高精度导轨、高精度主轴轴承和高精度齿轮等。

滚珠丝杠副是精密机械技术的产物之一，为数控机床中的精密传动部件。其作用是将旋转运动转化为直线运动。精密滚珠丝杠与螺母之间（滚珠丝杠副）没有间隙，具有摩擦阻力小，传动精度高，传动平稳，工作寿命长，不易发生故障等优点，如图1-3所示，有很高的定位精度和重复定位精度，可用于高精度机械和数控机床。而传统的普通丝杠也是将旋转运动转化为直线运动，但丝杠与螺母之间存在较大的间隙，只能用在普通机械中，如图1-4所示。

图1-3　滚珠丝杠

高精度主轴是一种精密机械部件，由高精度主轴轴承、动平衡、冷却、材料与热处理、磨削、装配等技术作为支撑。主轴旋转速度可达数万转。主轴旋转时的跳动在0.003mm以内，其噪声一般控制在70（dB）以内、温升小于30℃，如图1-5所示。

图1-4　普通丝杠

图1-5　高精度主轴

由于加工产品的精度越来越高，因而，机械技术的发展趋势之一是精密化。机械设备的运动精度越来越精密（一般用途的机械精度为0.01mm级，精密加工的机械精度为0.001mm级，超精密加工的机械精度为0.0001mm级），对机械的技术要求越来越高。

一般来说，一个企业由若干个车间组成，在一个车间里，由若干个机电设备（或流水线）组成。某汽车零部件生产企业的一个车间如图1-6所示，这个车间里的某台设备如图1-7所示。

图1-6　企业车间　

图1-7　机电设备

某设备的总体机械结构如图1-8所示。该设备含有三个电机。没有电机，其机械部分就不能工作。

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图1-8　设备内部结构

某设备其中一个部件的结构如图1-9所示。其内部由一些机械零件组成，如齿轮、花键轴、拨叉等，如图1-10所示。

图1-9　部件的结构　

图1-10　机械零件

在机电产品的设计、制造过程中，必须使用设计图纸。这些图纸是用国家规定的方法绘制的，如图1-11所示。在今后也要学习相关的机械制图等课程。通过学习，就能读懂绘制好的机械图纸，也可以设计一般的机械图纸。

图1-11　设计图纸　

图1-12　零件变形图

学生不但要能绘制机械图，还要绘制得合理，例如要满足一定的传动要求、强度和刚度要求，使受力变形、受热变形尽量小等。这就需要机械设计方面的理论，在今后的课程中也会学习到一部分相关内容，即机械原理。图1-12为零件的变形示意图。

机械零件通常是经过机械切削加工而成的，即怎样将一个零件由毛坯加工成符合图纸要求的零件，这就是工艺。车间里工人的生产过程，是按照技术人员设计的加工工艺进行的。机械零件加工工艺这方面的知识也会有所涉及。

机械零件的加工主要涉及加工设备、刀具类型及刀具参数、切削参数、零件定位与夹具等知识。机械零件加工示意图如图1-13所示，刀具参数示意如图1-14所示。

图1-13　零件加工示意图　

图1-14　刀具参数