走进日本科技：精细加工中的机床创新与激光加工。
同时兼顾主轴旋转数与振动精度、热位移
在加工中心领域，碌碌产业株式会社（总部位于日本东京）作为精细加工的专业生产企业，主力工厂位于日本静冈县烧津市，其产品被多家承接精细加工的加工企业所采用。我之前提过，用于一般加工的加工中心的主轴旋转数为1万-2万转/分，而用于精细加工的加工中心的主轴旋转数要达到4万转/分以上。然而，碌碌产业的高端机器“AndroidII”达到了6万转/分。
更令人惊讶的是，在这种高速旋转下，其主轴的振动精度在整个转速范围内也能保持在1μm以下。高速旋转时，主轴与主轴马达会产生大量的热，很容易沿机械的X轴、Y轴向Z轴方向发生热位移。而该机器在X轴、Y轴方向上采用了双重冷却，有效避免了热量传达到铸造零件的风险（图1）。另，碌碌产业还在排热、断热、构造上下功夫，将主轴发热所造成的热位移控制到不足1μm。
图1：“AndroidII”的主轴构造
采用双夹套方式来抑制热位移，冷却油的温度控制幅度为±0.1℃。当然，Z轴方向上无论采取什么降温措施，也无法将热位移减小为零。因此，碌碌产业采用的主轴构造不是抑制延伸的绝对量，而是在快速延伸后维持其稳定。延伸后的位移不足1μm。为了适应精细加工，碌碌产业的高端机器不仅实现了6万转/分的高速旋转，同时成功地将与高速旋转相斥的振动精度·热位移控制在1μm以下。这意味着碌碌产业解决了一个极高难度的技术性课题。实现纳米级别定位的“手工刮研”高精密机床的线性刻度的分辨率通常为50nm（纳米），超精密机床的线性刻度分辨率小于10nm，而“AndroidII”的分辨率为0.25nm。
因此，“AndroidII”的出厂定位精度达到了0.5μm（微米）。这种超高精度的实现，得益于手工刮研过的零件，它的平面标准在机械加工以上，并且能够抑制精细加工中的“振动”问题。通过机械加工进行平面研磨时，无法消除表面的纹理。如果想打造绝对平面，就必须依赖手工刮研。碌碌产业就在面与面连接所形成的各个地方进行了刮研作业。利用手动刮研来辅助定位精度达到纳米级别的精细加工用加工中心，这种做法非常有趣。日本的精细加工技术，就是由这些身怀卓越技能的工匠支撑起来的。
通过超声波对陶瓷进行螺孔加工
说起精细加工中所使用的材料，过去常见的有金属材料，如钢、铝合金、不锈钢和其他特殊钢等。此外，还有树脂材料。然而近年来，使用陶瓷及玻璃等脆性材料来应对耐久性、耐热性、耐腐蚀性、绝缘性和可视性要求的情形越来越多。脆性材料具有较高硬度，并且具备上述优异特性。但另一方面，它也很容易坏，很难利用加工中心和普通的切削工具进行加工。也就是说，脆性材料无法像金属材料和树脂材料那样非常自由地进行加工，使用会受到限制。
在这种情况下，超声波辅助处理方法引起了人们的
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