洗油精细加工现状与绿色分离过程开发
广东化工2011年第5期· 40 · https://www.360docs.net/doc/4d1147893.html, 第38卷总第217期洗油精细加工现状与绿色分离过程开发
何选明，张连斌，潘琛，彭宏杰，吴梁森，陈康，潘叶
(武汉科技大学化学工程与技术学院，湖北武汉 430081)
[摘 要]煤焦油洗油中分离产物在农药、医药、染料、加工助剂及工程塑料等领域有着广泛的应用。目前分离洗油中α-甲基萘、β-甲基萘、喹啉、联苯、吲哚、苊及芴等普遍采用精馏重结晶方法，该方法耗能大、污染大，因此研究探讨洗油加工中的绿色分离过程是十分有必要的。
绿色分离过程的主要绿色分离方法有反应精馏、绿色溶剂流体萃取及膜过程。开发绿色分离工艺对于洗油深加工方面具有一定的科研价值和工业前景。
[关键词]洗油组分；精细加工；绿色分离
[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2011)05-0040-02
Production Process and Development of Green Separation
of Fine Chemicals in Wash Oil
He Xuanming, Zhang Lianbin, Pan Chen, Peng Hongjie, Wu Liangsen, Chen Kang, Pan Ye (College of Chemical Engineering and Technology, Wuhan University of Science and Technology,
Wuhan 430081, China)
Abstract: The products separated from wash oil were widely used in pesticides, medicine, dye, processing aids and engineering plastics. Distillation and recrystallization of wash oil was the main separation method in α-methyl naphthalene, β-methyl naphthalene, quinoline, biphenyl, indole, acenaphthylene, fluorene etc, which is power-wasting and largely polluted. It’s necessary to develop green separation process. In general green separation process includes reactive distillation, fluid extraction with green solvent and membrane process. The development of green separation is of research value for the further processing of wash oil and industrial application.
Keywords: wash oil；fine chemicals；green separation
从煤焦油分离的化学品及其进一步加工的产品，在农药、医药、染料、加工助剂及工程塑料等领域有着广泛的应用，其中有些产品如咔唑、菲、芘及苊等是石油化工产品不能替代的，因此煤焦油深加工对资源综合利用及精细化工发展具有重要意义。
煤焦油洗油是煤焦油蒸馏时切取的230~300 (GB
℃-3064)馏分段，全国洗油年产量在100万t以上。洗油主要组分是中性组分(约90 %)，其余是碱性、酸性组分，其中富含α-甲基萘、β-甲基萘、喹啉、联苯、吲哚、苊及芴等宝贵的基本有机化工原料，这些产品均具有广泛的后续开发前景[1]。
1 洗油的精细化学品深加工现状
1.1 工业甲基萘
甲基萘馏分，占洗油的25 %以上，主要组分是α-甲基萘和β-甲基萘，主要用来生产扩散剂和减水剂，此外还可用作油墨溶剂、合成多烷基萘、作压敏复写纸的溶剂。工业甲基萘作油墨溶剂与同类石油产品相比具有更好的渗透性好；作轿车漆溶剂，比四氢萘价格便宜[2]。
洗油馏分经蒸馏切取α-甲基萘与β-甲基萘混合的甲基萘馏分，再将混合甲基萘通过冷冻结晶法或共沸蒸馏分离、蒸馏与结晶分离及精馏分离，将α-甲基萘和β-甲基萘分离。
β-甲基萘是一种重要的精细化工原料。以β-甲基萘为原料制得的β-萘甲酸、β-萘酚及2,6-萘二甲酸等，被广泛用于感光材料、还原性染剂、橡胶、植物生长调节剂、表面活性剂及新型高聚材料的合成。高纯度β-甲基萘是合成维生素K类药物和饲料添加剂的原料。
目前，β-甲基萘的生产，只有宝钢是引进日本的技术，国内尚无成熟的煤焦油分离β-甲基萘技术。攀钢正和清大合作，只完成实验室的生产研究。
α-甲基萘在洗油中的质量分数约为10 %，也是一种重要的化工原料，可用来合成植物生长激素、医药中间体和高性能树脂。同时，α-甲基萘还可作为金属加工的探伤剂、静电喷漆溶剂及纤维助染剂等。
目前，α-甲基萘在我国只有鞍钢等少数企业在生产。α-甲基萘还没得到充分的开发，市场不够稳定，因此加强α-甲基萘下游产品的开发，形成稳定的市场，对于降低β-甲基萘的提取成本有很大的帮助，并使资源能够得到更充分的利用。1.2 喹啉和异喹啉
生产喹啉的常用制法是斯克洛甫合成法，这种方法存在着工艺复杂、产品成本高的不足。从煤焦油中分离喹啉比合成法成本低。从洗油中分离喹啉和异喹啉，只需将喹啉和异喹啉馏分用硫酸洗涤，再经碱中和，即可得到工业级喹啉和异喹啉。目前喹啉的提取主要采用硫酸氢铵作萃取剂，同时能够避免吲哚在强酸条件下发生低聚反应而损失[3]。
喹啉在洗油中的质量分数为2 %~4 %。是重要的医药原料，在医药上主要用于制烟酸系、8-羟基喹啉系和奎宁系三大类药物。8-羟基喹啉是新近开发的农药，可用于生产高效低毒的杀虫剂。此外，喹啉在染料、感光色素及橡胶行业也有广泛用途。
异喹啉是从生产工业喹啉的残油中进一步分离提取的，可制得治疗血吸虫病的喹啉酮。
1.3 芴
洗油馏分经蒸馏切取290~310 ℃的芴馏分，然后再蒸馏切取293~297 ℃窄馏分，冷却结晶并过滤制得粗芴，用溶剂洗涤结晶得到纯度大于95 %的芴。
芴主要集中在洗油馏分(约6 %)。可用于合成各种非银感光材料，与各种过渡金属化合制备多种金属茂，制多肽试剂用作生化药物，还可以用来生产洗涤剂、润湿剂、液体闪光剂、杀虫剂、感光材料和液晶化合物等。
芴氧化制芴酮是利用芴资源的重要途径。芴酮经还原、酯化生成双酚芴。双酚芴在电导体绝缘体、光电导体、高性能聚合体、各种膜和耐高温涂料等方面具有良好的应用前景，成为当今高性能材料、新型工程塑料的重要单体和改性剂[4]。
1.4 苊
洗油馏分经蒸馏切取苊馏分，再经冷却、结晶、分离可得工业苊，或是洗油馏分经二次精馏而得。
苊在洗油中的质量分数约为15 %，具有耐热、耐晒及耐侯性，是煤焦油洗油中分离和利用最早的产品之一。可作为合成树脂、工程塑料、医药、染料、杀虫剂、杀真菌剂、除草剂、植物生长激素的中间体以及用于制造光电感光器或有机场致发光设备所用导电材料等。
苊经高温气相脱氧可得苊烯。苊烯可用作电绝缘材料、离子交换树脂和染料等。苊烯经溴化、氯化可制得溴代和氯代苊
[收稿日期] 2011-03-01
[作者简介] 何选明(1954-)，男，湖北武汉人，硕士，硕士生导师，教授，主要研究方向为煤炭综合利用及煤化工节能减排。
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烯，经进一步聚合可得耐燃性极好的树脂，故可广泛用于高分子材料工业。
苊及其衍生物与酚、醛类反应可制得耐热性优越，耐酸、耐碱性能及电绝缘性能良好的改性酚醛树脂，以代替酚醛树脂制造电木粉、层压绝缘板、粘结剂等。另外，苊还可以制造耐高温的聚酰亚胺、聚苯并眯唑二酮树脂，用作制造宇宙飞船降落伞的纤维。
苊经气相氧化可得1,8-萘二甲酸酐，是染料中间体，可用于生产BG灰，还可作为生产附加值更高、用途更广的有机中间体3,4,9,10-芘四甲酸二酐的原料。
1.5 吲哚
吲哚可以通过Fisher合成法，用酮或醛的芳香腙在酸性条件下反应制得。但从洗油中分离吲哚，产物的成本更低。分离吲哚的方法主要有碱熔法、共沸精馏法、溶剂萃取法、络合法及酸聚合法。
吲哚在洗油中的质量分数约为1.6 %，是合成香料、医药、植物生长激素的原料。吲哚在香料工业中作香味保持剂；以吲哚为原料合成植物生长激素β-吲哚乙酸、β-吲哚丙酸及β-吲哚丁酸；由吲哚出发合成色氨酸，是动物生长必需的一种氨基酸，也可用作抗缺乏蛋白症胃溃疡药。
1.6 氧芴
氧芴的主要分离方法是以重质洗油为原料，截取280~286 ℃的精馏馏分，宽馏分再精馏截取氧芴窄馏分，其氧芴含量可达80 %。精制高纯度的氧芴主要采用溶剂结晶法，所用的溶剂有乙醇、甲苯、乙二醇和α-甲基萘馏分等。氧芴在洗油中的质量分数约为10 %，在重质洗油中质量分数高达30 %以上。
氧芴的工业应用非常广泛，氧芴经反应合成得氧芴-2,3-酸、3-氨基烷基氧芴及2,2-联苯二酚，用于生产染料、止痉挛剂及消毒剂等。氧芴还可生产兽药硝氯酚，用于治疗牛、羊等的肝部吸虫病。与脂肪酸、脂肪、醇类、酚类或烷基卤化物一起磺化缩聚得润湿剂、纺织助剂；氯化得到的氯化氧芴是电绝缘材料添加剂，磺化缩聚物可用作纺织助剂和湿润剂等。氧芴还可用作热载体，以及食品和木材防腐剂等[5]。
1.7 联苯
联苯的制备方法有利用热解制联苯等的化学合成法，也有加工各煤焦油馏分制联苯的分离提取法。
联苯在洗油中的质量分数为4 %~6 %，热稳定性好，被广泛用作热载体，可用于化工、塑料和染料等工业的原料。联苯在印染工业中作为导染剂，也可用作柑橘包装纸的浸渍剂。
联苯与联苯醚的混合物载热温度可达300~400 ℃，也可用作核电站汽轮机体系的工作介质。联苯的加氢产物联环己烷是喷气式飞机的燃料。
由联苯、三联苯等组成(以质量计联苯13 %，三联苯61 %)的山都蜡能有效地吸收放射线，适宜作为核电站的载热体。三联苯同时是苯热解制联苯时的副产物。
2 洗油的绿色分离过程开发
绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”，指在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料，消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。其最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一[6-7]。
“绿色分离过程”的提出正是由绿色化学理念发展而来，并成为绿色化工的一个重要组成部分。绿色分离过程要求在工艺设计前通过理论推导与计算机模拟，选择出合适的分离方法或绿色溶剂，在提高分离产物产率和纯度时，耗能降低，污染减少。
主要绿色分离方法有反应精馏、使用绿色溶剂进行流体萃取及膜过程[8]。
2.1 反应精馏
反应精馏是化学反应和精馏过程耦合为一体的单元操作，已成为当今的重要研究领域。反应精馏能够破坏可逆反应平衡，增加了反应的选择性和转化率，使反应速度提高，提高了生产能力，而对于某些难分离的物系，可以提高产品纯度。同时利用反应热，降低能耗。
目前，反应精馏技术已在多个领域实现了产业化，对某些新领域的开发也取得了一定进展。随着节能和环保的要求日益提高，反应精馏技术将会发挥更大作用，是解决能源危机和缓解三废污染的有效途径[9]。
通过引入第三组分(即反应夹带剂)，反应精馏技术就能用于分离沸点极为接近的混合物，如分离氯芳烃、氯苯胺、甲基吡啶等同分异构体的混合物。将反应精馏用于分离的工艺研究对于改进某些成熟工艺，降低生产成本和控制污染，具有十分重要的意义。如在煤焦油深加工过程中，通过利用反应精馏加工洗油馏分，可以得到洗油中某组分的有价值的后合成产物，这将是煤焦油深加工工艺绿色化改进的方向之一。
2.2 流体萃取
2.2.1 超临界流体
超临界流体技术包括超临界流体萃取(SFE)、超临界水氧化技术、超临界流体干燥、超临界流体染色、超临界流体制备超细微粒、超临界流体色谱和超临界流体中的化学反应等，其中以超临界流体萃取应用最为广泛。使用超临界技术的唯一缺点是涉及高压系统，大规模使用时其工艺过程和技术的要求高，设备费用也大。但由于它优点甚多，仍受到重视[10]。
很多物质都有超临界流体区，由于CO2的临界温度比较低(304.1 K)，临界压力也不高(7.38 MPa)，且无毒、无臭、无公害，所以在实际操作中常使用CO2作为超临界流体。超临界CO2具有低粘稠度、高扩散性、易溶解多种物质、且无毒无害，可用于清洗各种精密仪器，亦可代替干洗所用的氯氟碳化合物，以及处理被污染的土壤[11]。
目前，Eduardo Pérez等人研究了氧芴+超临界CO2的固液气平衡线，并且将氧芴+CO2二元系统的溶解模型与P-K状态方程相关联，并用来进行预测氧芴+CO2的固液气平衡线，并可以指导提取氧芴的实验研究。这为利用超临界流体萃取技术分离洗油中各组分提供了一定的理论支持，展现出良好的发展前景[12]。
2.2.2 离子液体
离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。离子液体作为离子化合物，其熔点较低的主要原因是因其结构中某些取代基的不对称性使离子不能规则地堆积成晶体所致。一般由有机阳离子和无机阴离子组成，常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等；阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等。
与传统有机溶剂和电解质相比，离子液体具有一系列突出的优点：(1)液态范围宽，热稳定性和化学稳定性高；(2)蒸汽压非常小，不挥发，可循环使用；(3)电导率高，电化学窗口大；(4)通过阴阳离子的设计可调节溶解性、酸度；(5)极性可调控性较大，粘度低，密度大；(6)良好的溶解能力，具有溶剂和催化剂的双重功能。由于离子液体的这些特殊性质和表现，在电化学、有机合成、催化、分离等领域被广泛的应用[13-14]。
由于离子液体具有其独特的理化性能，非常适合于用作分离提纯的溶剂。如利用离子液体从发酵液中提取回收丁醇，以及利用超临界CO2从离子液体中提取非挥发性有机物。
美国Alabama大学的Rogers领导的小组研究了苯的衍生物如甲苯、苯胺、苯甲酸、氯苯等11种衍生物在疏水性离子液体[C4mim][PF]中的分配比。结果表明，分配比随溶液的pH 的变化而变化，可以通过调节溶液的pH控制萃取物在两相间的分配状态，从而提高萃取过程的可调节性。所以，利用“绿色溶剂”—离子液体分离洗油组分也将是煤焦油深加工领域的一个研究方向[15]。
2.3 膜过程
膜分离技术是一种使用半透膜分离方法，指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术。常用的膜分离过程有微滤、超滤、纳滤、反渗透渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。
膜分离过程的优点：可在常温下进行，特别适用于热敏性物质，有效成分损失极少，在抗生素、医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩方面有广泛的应用；分离过程中无相态变化，无化学变化，属于典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染；分离选择性好，可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能；适应性强，处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化；能耗低，只需电能驱动，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3~1/8[16]。
目前在医药、食品、高纯水、城市污水、工业废水、饮用
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水、生物技术、生物发酵等领域应用广泛。利用根据膜分离的特点，利用膜对洗油馏分进行粗分离，在分离洗油中的大分子有机物等杂质时能耗降低，符合绿色化发展的要求。所以，膜分离工程在洗油组分提纯方向上也存在较大的发展空间。
3 结论
洗油的主要成分广泛地应用于医药、农药、染料、合成材料等工业领域，并且从洗油中分离这些产品比合成法简单，因此产品成本更具竞争力。目前洗油加工工艺耗能大，污染大，因此开发洗油加工中的绿色分离过程工艺，使洗油加工过程耗能降低，污染减少，能够更加符合化工生产过程中“节能低碳”的环保要求。同时，也为煤焦油深加工中其他馏分的分离提取提供一定的借鉴和参考。
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(本文文献格式：何选明，张连斌，潘琛，等．洗油精细加工现状与绿色分离过程开发[J]．广东化工，2011，38(5)：40-41)
精密和超精密加工论文
精密和超精密加工论文 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1?;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01?;m的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a.砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b.精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 c.珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1?;m，最好可到Ra0.025?;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d.精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025?;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，
超精密加工技术论文
超精密加工技术简介论文 学校：XXXXX 学院：XXXX 班级：XXXXX 专业：XXXXX 姓名：XXXX 学号：XXXX 指导教师：XXX
目录 目录 .......................................................................................................................................... - 2 - 一、概述................................................................................................................... - 1 - 1、超精密加工的内涵...................................................................................... - 1 - 2.、发展超精密加工技术的重要性................................................................. - 1 - 二、超精密加工所涉及的技术范围....................................................................... - 2 - 三、超精密切削加工............................................................................................... - 3 - 1、超精密切削对刀具的要求.......................................................................... - 3 - 2、金刚石刀具的性能特征.............................................................................. - 3 - 3、超精密切削时的最小切削厚度.................................................................. - 3 - 四、超精密磨削加工............................................................................................... - 4 - 1、超精密磨削砂轮.......................................................................................... - 4 - 2、超精密磨削砂轮的修整.............................................................................. - 4 - 3、磨削速度和磨削液...................................................................................... - 5 - 五、超精密加工的设备........................................................................................... - 5 - 六、超精密加工的支撑环境................................................................................... - 6 - 1、净化的空气环境.......................................................................................... - 6 - 2、恒定的温度环境.......................................................................................... - 6 - 3、较好的抗振动干扰环境.............................................................................. - 7 - 七、超精密加工的运用领域................................................................................... - 7 - 八、超精密加工的现状及未来发展....................................................................... - 7 - 1、超精密加工的现状...................................................................................... - 7 - 2、超精密加工的发展前景.............................................................................. - 8 - 总结：....................................................................................................................... - 9 - 参考文献：.....................................................................................错误!未定义书签。
浅析超精密加工机床现状及展望
浅析超精密加工机床现状及展望 张建锋学号：11309017 (汕头大学机械工程学院广东) 摘要：本文主要讨论超精密加工以及加工机床的发展历程、国内外现状、关键技术要点以及展望。通过对超精密加工机床的现状和难点分析，总结了未来超精密加工机床的发展趋势，并且具体给出了超精密加工机床的重点需要突破革新的要点和对策。 关键字：超精密加工、超精密加工机床、精度、效率。 0 前言 超精密加工技术是20世纪60年代为了适应核能、大规模集成电路、激光和航天等尖端技术的需要而发展起来的精度极高的一种加工技术。超精密加工技术是现代制造技术之一，它与传统加工在加工方法、加工精度等方面有着本质的区别，是零件加工精度和质量的飞跃。超精密加工是世界科技发展的重要前沿领域，主要包含有超精密制造、超精密检测、超精密环境控制及其各类辅助研究分支。大部分仪器系统和设备都是通过机床加工出来的，如隐形眼镜就是用超精密数控车床加工而成的。目前隐形眼镜的加工工艺主要有三种：分别是旋转成型工艺、切削成型工艺和模压成型工艺。计算机硬盘驱动器、光盘和复印机等高技术产品的很多精密零件都是用超精密加工手段制成。当现有加工设备不能满足零件加工要求时，必然要设计新设备，这就是我们经常提起的超精密机床的研究，而超精密加工机床的结构设计是其中最关键的技术之一。一个高精密机床的设计不仅仅是机械部门一个单元能完成的，它受到材料、物理、设计和工艺水平等多个环节和整个系统的综合影响。本文主要从超精密加工的起源、内涵、影响因素、研究方向和对策等方面来阐述超精密加工机床结构。 1 超精密加工相关知识概述 超精密加工目前尚没有统一的定义，在不同历史时期，不同的科学技术发展水平的情况下，有不同的理解。通常我们认为一定尺寸的被加工零件的尺寸精度和形位精度达到零点几微米，表面粗糙度优于百分之几微米的加工技术为超精密
超精密加工技术的发展现状与趋势
超精密加工技术的发展现状与趋势 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1?;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01?;m的加工技术，但 这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加 工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 1.1砂带磨削 用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 1.2精密切割 也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 1.3珩磨 用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1?;m，最好可到Ra0.025?;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、 韧性好的有色金属。 1.4精密研磨与抛光 通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求 的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方 法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025?;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配 偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。 二、精密加工的发展现状 2.1精密成型加工的发展现状与应用 精密成型加工的发展现状与应用精密铸造成形、精密模压成形、塑性加工、薄板精密成形 技术在工业发达国家受到高度重视，并投入大量资金优先发展。70年代美国空军主持制
超精密加工技术的发展与展望
精密与特种加工技术 结课论文 题目：超精密加工技术的发展与展望指导教师：沈浩 学院：机电工程学院 专业：机械工程 姓名：司皇腾 学号：152085201020
超精密加工技术的发展与展望 摘要:超精密加工是多种技术综合的一种加工技术,是获得高形状精度、表面精度和表面完整性的必要手段。根据当前国内外超精密加工技术的发展状况,对超精密切削、磨削、研磨以及超精密特种加工及复合加工技术进行综述,简单地对超精密加工的发展趋势进行预测。精密加工技术发展方向是：向高精度、高效率方向发展；向大型化、微型化方向发展；向加工检测一体化方向发展；机床向多功能模块化方向发展。本世纪的精密加工发展到超精密加工历程比较复杂且难度大，目前超精密加工日趋成熟，已形成系列，它包括超精密切削、超精密磨削、超精密研磨、超精密特种加工等。在不久的将来，精密加工也必将实现精密化、智能化、自动化、高效信息化、柔性化、集成化。创新思想及先进制造模式的提出也必将为精密与超精密技术发展提供策略。环保也是机械制造业发展的必然趋势。 关键词:加工精度;超精密加工技术;超精密特种加工;纳米技术;复合加工 【引言】 精密加工和超精密加工代表了加工精度发展的不同阶段，往往我们一提到超精密这个词，就会觉得它很神秘，但同任何复杂的高新技术一样，经过一段时间的熟悉和掌握，都会被大众所了解，也就不再是所谓的高科技了，超精密加工也是这样。实际上，如果拥有超精密的加工设备，并且在其它相关技术和工艺上能匹配，经过一段时间的实践之后，就能很好地掌握它，但这需要一个过程。超精
密加工领域集成了很多IT、机械以及电气控制方面的技术，设备方面的操作和使用也非常复杂，所以，只有在对它有很深的理解之后才能把它用好。 通常按加工精度划分,可将机械加工分为一般加工、精密加工、超精密加工。在不同的历史阶段,不同的科学技术水平下,对超精密加工有不同的定义,由于生产技术的不断发展,划分的界限不断变化。过去的超精密加工对今天来说可能已经是普通加工了,所以对其划分的界限是相对的,而且在具体数值上至今没有确切的界限。现阶段通常把被加工零件的尺寸精度和形位精度达到零点几微米,表面粗糙度优于百分之几微米的加工技术称为超精密加工技术[1],也可以理解为超精密加工就是在超精密机床设备上,利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的相对运动,对材料进行微量切削,以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程,其精度从微米到亚微米,乃至纳米。超精密加工技术是现代高技术战争的重要支撑技术,是现代高科技产业和科学技术的发展基础,是现代制造科学的发展方向[2]。 超精密加工技术综合应用了机械技术发展的新成果及现代光电技术、计算机技术、测量技术和传感技术等先进技术。同时,作为现代高科技的基础技术和重要组成部分,它推动着现代机械、光学、半导体、传感技术、电子、测量技术以及材料科学的发展进步。超精密加工在现代武器和一些尖端产品制造中具有举足轻重的地位,是其它一些加工方法无可替代的,它不仅可以应用于国防,而且可以广泛地应用于比较高端的民用产品中,是衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志。 1、超精密加工技术的发展历史 精密超精密加工技术的起源从一定意义上可以上溯到原始社会：当原始人类学会了制作具有一定形状且锋利的石器工具时，可以认为出现了最原始的手工研
机械加工技术的现状与发展
机械加工技术的现状与 发展 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
我国机械加工技术的现状与发展的建议摘要近十几年来，机械加工技术有了迅速发展。一方面是传统的切削与 磨削加工技术仍在不断发展，加工精度水平也日益提高，精密加工与超精密加工技 术已进入实用阶段;另一方面加工技术向自动化方向发展，正在沿着数控(NC), 柔性制造系统(FW)及计算机集成制造系统(CII}MS )的台阶向上攀登。当今国际上机械产品的竟争归根结底是工艺技术竞争，为了尽快提高我国机械加工技术水 平，增强竞争力，本文综述了我国机械加工技术的现状并甘今后发展提出了相应对 策与建议，以使我国机械加工技术尽快赶上工业发达国家的先进水平。 关键词：数控柔性制造系统工业工程 近年来，尽管精密铸造、精密锻造和无 屑加工技术有了一定发发，并且在加工技术 领域中还开发了不少新的加工方法，如特种 加工、机电复合加工等，但传统的机械加工 仍占据着极其重要地位。可以预见，到21世 纪，切削和磨削将仍然是获得精密机械零件 的最主要加工方式。 当前我国的机械加工，普遍仍采用落后 的通用机床加大m专用工艺装备的生产模 式，即采用分散的、通过很多道工序来组织
零件加工的生产模式，新技术、新工艺的研究、开发、推广和应用十分缓慢。例如，成 组技术、数控加工技术、复合加工、高速磨削、强力磨削和砂带磨削等先进工艺在我国 都未得到广泛应用。而国外机械加工工艺已 发展到以零件为对象，按零件组织专业化生产，工艺装备也发生了相应变化。 我国生产上使用的加工设备构成比不合 理，普通车床所占的比例大，先进的与专用 的设备比例少。总的情况是:通用设备多， 专用设备少;金切设备多，磨削设备少;单 机多，生产线少;高精度、数控等设备更 少。据报导，1933年美国机械制造工业的磨 床拥有量占金属切削机床总数的'oo目 前，先进工业国家的磨削加工量占到切削、 磨削加工总量的25%左右，而砂带磨削的加 工量要占磨削加工量的40 %^-50。此外， 国外的机械加工将坐标锉床、三坐标测量机 等精密设备都广泛用于生产第一线，并且特}}J重视加工设备的数控化和柔性化，}tJ LW数控化率已达to%以上，而我国虽然早在50年 代末就开始发展数控，但至今机床数控化率 仍很低，平均还不到%0
精密和超精密加工机床的现状及发展对策
精密和超精密加工机床的现状及发展对策 摘要:精密和超精密加工技术的发展直接影响尖端技术和国防工业的发展。精密和超精密加工机床是精密和超精密加工技术的基础，本文在论述目前国内外超精密加工机床的现状的同时，介绍了国内外有代表性的几种超精密加工机床，并通过对比说明提出了我国应重视超精密加工机床的研究、加大投入的观点，对精密超精密加工机床的发展对策给出了几条建议。 关键词:精密;超精密;机床;发展 正文:1精密和超精密加工机床发展的意义 精密和超精密加工技术的发展直接影响到一个国家尖端技术和国防工业的发展，因此，世界各国对此都极为重视，投入很大力量进行研究开发，同时实行技术保密，控制关键加工技术及设备出口。随着航空航天、高精密仪器仪表、惯导平台、光学和激光等技术的迅猛发展和多领域的广泛应用，对各种高精度复杂零件、光学零件、高精度平而、曲而和复杂形状的加工需求日益迫切。目前，国外己开发了多种精密和超精密车削、磨削、抛光等机床设备，发展了新的精密加工和精密测量技术。 制造业是一个国家或地区国民经济的重要支柱.其竞争能力最终体现在新生产的工业产品市场占有率上，而制造技术则是发展制造业并提高其产品竞争力的关键。随着高技术的蓬勃发展和应用，发达国家提出了“先进制造技术”(AMT)新概念。所谓先进制造技术，就是将机械工程技术、电子信息技术(包括微电子、光电子、计算机软硬件、现代通信技术)和自动化技术，以及材料技术、现代管理技术综合应用于产品的计划、设计、制造、检测、管理、供销和售后服务全过程的综合集成生产技术。先进制造技术追求的目标就是实现优质、精确、省料、节能、清洁、高效、灵活生产，满足社会需求。 从先进制造技术的技术实质性而论，主要有精密和超精密加工技术和制造自动化两大领域，前者追求加工上的精度和表而质量极限.后者包括了产品设计、制造和管理的自动化，它不仅是快速响应市场需求、提高生产率、改善劳动条件的重要手段，而且是保证产品质量的有效举措。两者有密切关系，许多精密和超精密加工要依靠自动化技术得以达到预期指标，而不少制造自动化有赖于精密加工才能准确可靠地实现。两者具有全局的、决定性的作用，是先进制造技术的支柱。 最近几年，我国的机床制造业虽然发展很快，年产量和出口量都明显增加，成为世界机床最大消费国和第一大进口国，在精密机床设备制造方而取得不小进展，但仍和国外有较大差距。我国还没有根本扭转大量进口昂贵的数控和精密机床、出口廉价中低档次机床的基本状况。 由于国外对我们封锁禁运一些重要的高精度机床设备和仪器，而这些精密设备仪器正是国防和尖端技术发展所迫切需要的，因此，我们必须投入必要的人力物力，自主发展精密和超精密加工机床，使我国的国防和科技发展不会受制于人。 2我国精密和超精密加工机床的现状及发展趋势 超精密加工目前尚没有统一的定义，在不同的历史时期、不同的科学技术发展水平情况下，有不同的理解。目前，工业发达国家的一般工厂己能稳定掌握3um的加工精度(我国为5um )。因此，通常称低于此值的加工为普通精度加工，而高于此值的加工则称之为高精度加工。在高精度加工的范畴内，根据精度水平的不同。分为3个档次:
我国精密加工的现状及发展趋势
我国精密加工的现状及发展趋势 内容摘要： 近十年来，美国十分注重发展精密热加工和提高性能一体化技术。如：铝锂合金粉制 件精密热成形可使零件比刚度提高30％；碳化硅／铝复合材料可使零件的比刚度提高30% 一75%；单晶叶片精铸可以提高涡轮温度55℃、节省燃料10%；快速凝固粉末层压式涡轮 叶片，可使发动机涡轮温度提高220℃、油耗降低8．4%、飞机起飞质量降低7．4%，发 动机推重比提高30%一50%。发展精密热加工技术，并与提高零部件性能研究一体化，符 合我国国防科技发展对关键基础加工技术研究所提出的要求。 正文： 一、精密和超精密加工的概念与范畴通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1?;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01?;m的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a.砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b.精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 c.珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1?;m，最好可到Ra0.025?;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d.精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025?;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。 e.抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工，主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。手工或机械抛光加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05?;m，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。超声波抛光加工精度0.01~0.02?;m，表面粗糙度Ra0.1?;m。化学抛光加工的表面粗糙度一般为Ra≤0.2?;m。电化学抛光可提高到Ra0.1~0.08?m。 超精密加工就是在超精密机床设备上，利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的相对运动，对材料进行微量切削，以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程。当前的超精密加工是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。 超精密加工包括微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等加工技术。微细加工技术是指制造微小尺寸零件的加工技术；超微细加工技术是指制造超微小尺寸零件的加工技术，它们是针对集成电路的制造要求而提出的，由于尺寸微小，其精度是用切除尺寸的绝对值来
超精密加工现状综述
超精密加工现状综述 摘要：超精密加工是获得高形状精度、表面精度和表面完整性的必要手段。精密光学、机械、电子系统中所用的先进陶瓷或光学玻璃元件通常需要非常高的形状精度和表面精度及较小的加工变质层。掌握超精密加工过程中材料去除规律和损伤层特性对提高加工的稳定性与经济性十分重要。对超精密加工中的超精密切削、超精密磨削和超精密研磨抛光技术进行综述，重点介绍各种典型加工方法及其材料去除机理。从加工精度和加工效率角度对上述几类超精密加工方法进行比较，介绍以实现高效精密加工为目的的半固着磨粒加工技术。对超精密加工的发展趋势进行预测 前言 超精密加工技术是现代高技术战争的重要支撑技术，是现代高科技产业和科学技术的发展基础，是现代制造科学的发展方向。以超精密加工技术为支撑的高性能武器，对第一次海湾战争(1992年)、科索沃战争(1996年)、阿富汗战争(1999年)及第二次海湾战争(2003年)的进程及结果发挥了决定性的作用。以超精密加工技术为支撑的三代半导体器件，为电子、信息产业的发展奠定了基础。现代科学技术的发展以试验为基础，所需试验仪器和设备几乎无一不需要超精密加工技术的支撑。由宏观制造进入微观制造是未来制造业发展趋势之一，当前超精密加工已进入纳米尺度，纳米制造是超精密加工前沿的课题。世界发达国家均予以高度重视。近启动的研究计划包括，2001年美国的NNI(National nanotechnology initiative)计划、英国的多学科纳米研究合作计划IRC(Interdisciplinary research collaboration in nanote- chnology)，2002年日本的纳米技术支撑计划。目前的超精密加工，以不改变工件材料物理特性为前提，以获得极限的形状精度、尺寸精度、表面粗糙度、表面完整性(无或极少的表面损伤，包括微裂纹等缺陷、残余应力、组织变化)为目标。 超精密加工的研究内容，即影响超精密加工精度的各种因素包括：超精密加工机理、被加工材料、超精密加工设备、超精密加工工具、超精密加工夹具、超精密加工的检测与误差补偿、超精密加工环境(包括恒温、隔振、洁净控制等)和超精密加工工艺等。一直以来，国内外学者围绕这些内容展开了系统的研究。 1983年在国际生产工程年会上，TANIGUCHI对当时的超精密加工状况进行了描述，并对超精密加工的发展趋势进行了预测。此后的20余年内，超精密加工技术蓬勃发展。 1.超精密加工的发展 超精密加工的发展经历了如下三个阶段。 (1) 20世纪50年代至80年代为技术开创期。20世纪50年代末，出于航天、国防等尖端技术发展的需要，美国率先发展了超精密加工技术，开发了金刚石
文献综述-精密和超精密加工
精密和超精密加工 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1?;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01?;m的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a.砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b.精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 c.珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1?;m，最好可到Ra0.025?;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d.精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025?;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，
精密和超精密加工现状与发展趋势.doc
精密和超精密加工现状与发展趋势 核心提示：当前精密和超精密加工精度从微米到亚微米，乃至纳米，在汽车、家电、IT电子信息高技术领域和军用、民用工业有广泛应用。同时，精密和超精密加工技术的发展也促进了机械、模具、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术及金属加工工业的发展。 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1μm，表面粗糙度为Ra0.1~0.01μm的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a. 砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b. 精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 c. 珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1μm，最好可到Ra0.025μm，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d. 精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度 Ra≤0.025μm加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。 e. 抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工，主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。手工或机械抛光加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05μm，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。超声波抛光加工精度0.01~0.02μm，表面粗糙度Ra0.1μm。化学抛光加工的表面粗糙度一般为Ra≤0.2μm。电化学抛光可提高到Ra0.1~0. 08μm。
精密和超精密加工技术发展现状
精密和超精密加工技术发展现状 摘要：精密和超精密加工技术的发展过程和现状，以及对于精密和超精密加工技术未来的展望。 关键词：精密加工技术;超精密加工技术;非球面曲面超精密加工 一引言 国际上在超精密加工技术方面处于领先地位的国家有美国、德国和日本发达国家中，美国、日本、德国等在高技术领域（如国防工业、集成电路、信息技术产业等）之所以一直领先，与这些国家高度重视和发展精密、超精密制造技术有极其重要的关系。由于加工技术水平的发展，精密和超精密加工划分的界限逐渐向前推移，但在具体数值上没有确切的定义。被加工零件的尺寸精度在1.0～0.1μm，表面粗糙度Ra在0.1～0.03μm之间的加工方法称为精密加工。超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展超精密加工技术主要包括:超精密加工的机理,超精密加工的设备制造技术,超精密加工工具及刃磨技术,超精密测量技术和误差补偿技术,超精密加工工作环境条件。 二国内外发展现状 （一）国外发展现状 国际上在超精密加工技术方面处于领先地位的国家有美国、英国和日本。美国最早成立了Nano研究中心,英国制订了NION(National Initiative on Nanotechnology)计划,日本制订了ERATO(Exploratory Research for Advanced Technology)规划等。美国率先发展超精密加工技术,20世纪80年代后期,美国通过能源部“激光核聚变项目”和陆、海、空三军“先进制造技术开发计划”,对超精密金刚石切削机床的开发研究,投入了巨额资金和大量人力,实现了大型零件的微英寸超精密加工。如美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室已经研制出一台大型光学金刚石车床(Large Op tics Diam ond Turn ing Machine, LODTM ), 是一台最大加工直径为1.63m的立式车床,定位精度可达28nm,借助在线误差补偿能力,它已实现了距离超过1m而直线度误差只有±25nm
超精密研磨技术的现状及发展趋势_方海生
[综述?专论] 收稿日期:2006-10-18 基金项目:国家自然科学基金重点项目(50535040) 作者简介:方海生(1970-),男,浙江舟山人,浙江工业大学工程硕士,浙江机电职业技术学院实验师,研究方向为超精密加工。 超精密研磨技术的现状及发展趋势 方海生1,2,胡涤新1,邓乾发1,袁巨龙1 (1.浙江工业大学超精密加工研究中心,浙江杭州 310014; 2.浙江机电职业技术学院,浙江杭州 310053) 摘 要:概述了最近超精密研磨技术的研究动态,介绍了研磨技术的原理、应用和优势,同时介绍了课题组研制的基于修正环在线修整抛光盘技术及专家数据库系统控制的Nanopoli -100智能型纳米级抛光机,结合该领域的最新研究成果,提出了其向高精度、高效率发展的方向。 关 键 词:研磨技术;超精密;Nano po li-100智能型研磨抛光机;发展动向 中图分类号:T G 580 文献标志码:A 文章编号:1005-2895(2007)04-0009-04 0 引 言 研磨是一种重要的精密和超精密加工方法。其定义可以表述为:利用磨具通过磨料作用于工件表面,进行微量加工的过程。根据加工方法的机理和特点,最基本的加工方法可以分为:去除加工、结合加工和变形加工3大类[1]。然而,在最新的多性能复杂形态的元件加工中,往往是上述几种加工法的复合作用。 1 微量材料去除的机械作用及化学作用 设想材料去除的最小单位是1层原子的话,那么,最基本的材料去除是将表面的一层原子与内部的原子切开。机械加工必然残留有加工变质层,加工中还伴随着化学反应等复杂现象[2,3],材料去除的原理是从一层原子到数层原子乃至数十层原子几种状态的复合。 图1 研磨加工的模型 图1所示的是磨粒研磨加工的模型[4]。单个磨粒的磨削模型,可以用磨粒对工件的机械作用的动作来描述,即按摩擦-耕犁-切削的动作顺序进行。在加工中的化学反应结果对材料的去除及减小加工变质层可能是有利的 [5,6] 。 2 研磨技术的发展 研磨加工不仅向更高的加工精度发展,而且其加工质量也在不断提高,且几乎可以加工任何固态材料。许多人从事研磨加工技术,研究的宗旨是进一步提高研磨加工效率、加工精度,降低加工成本[7]。 目前,国内外研磨加工主要还是采用散粒磨料在慢速研磨机上研磨。其特点是加工精度高、加工设备简单、投资少,但是加工精度不稳定、加工成本高、效率低。3 几种纳米级研磨加工方法3.1 弹性发射加工 1-十字;2-数控主轴;3-载荷支撑;4-聚亚酯球;5-工件;6-橡胶垫;7-底座;8-工作台;9-悬浮液;10-容器;11-重心;12-无级变速机 图2 EEM 装置示意图 弹性发射加工装置(Elastic Em ission Machining , 第25卷第4期2007年8月 轻工机械 Light I ndustry Machinery Vol.25No.4 Aug.2007
超精密加工领域国内外发展状况分析比较
超精密加工领域国内外发展状况分析比较 摘要:超精密加工技术的发展程度决定了我国综合国力的发展步速，因此正确、直观、深入的了解超精密加工的国内外发展状况并进行分析比较，对于加快我国工业发展是十分必要和重要的。 关键词:超精密加工；国内外；分析比较 前言： 超精密加工的技术范畴 由于加工技术水平的发展，超精密加工划分的界限逐渐向前推移，但在具体数值上没有固定的界定。根据目前技术水平及国内外专家的看法，对中小型零件的加工形状误差△和表面粗糙度Ra的数量级可分为以下档次。精密加工:Δ=1。0~0。1 μm，Ra=0。1~0。03 μm；超精密加工：Δ=0。1~0。01 μm，Ra=0。03~0。005 μm；纳微米加工：Δ<0。01 μm，Ra<0。005 μm。随着科学技术的飞速发展，超精密加工技术日趋成熟，已形成系列，它包括超精密切削、超精密磨削、超精密微细加工、超精密计量等，并向更高层次发展。 超精密加工的影响因素很多，只有广泛研究和综合采用各种新技术，并在各方面精益求精，才能突破目前常规加工技术不能达到的精度界限。实现超精密切削加工的条件主要包括超精密加工机床、超精密切削刀具、超精密加工环境、超精密加工的工件材质、超精密加工用夹具和超精密测控技术等多项技术。超精密加工技术实际上就是这些技术的综合应用。现代科学技术的发展以试验为基础，所需试验仪器和设备几乎无一不需要超精密加工技术的支撑。 主体： 1. 国内外发展现状及比较分析 1.1 国际上本领域发展状况 超精密加工发展到今天，已经取得了重大进展，超精密加工已不再是一种孤立的加工方法和单纯的工艺问题，而成为一项包含内容极其广泛的系统工程。影响超精密加工精度的主要因素包括：超精密机床、超精密加工工具（刀具、磨具、磨料等）、超精密加工工艺、被加工材料、夹具、在线检测与误差补偿、超精密加工环境（包括恒温、隔振、洁净控制等）。只有将各个领域的最新技术成就集成起来，才有可能实现超精密加工。 1.1.1 国际上本领域基础研究发展状况 超精密加工是以每个加工点局部的材料微观变形或去除作用的总和所体现的。其加工机理随着加工单位（加工应力作用的范围）和工件材料的不均质程度（材料缺陷或因加工产生缺陷）不同而异，若在硬脆材料（如陶瓷、硅单晶等）表面用金刚石刃头划个刻痕，硬脆材料则发生脆性破坏，在材料表面残留无数微裂纹。由压入所引起的变形破坏范围的模型为压痕半径，Rs 为表面上裂纹长度，c 为弹性变形范围的边界。根据这一模型，就可以解释为什么脆性材料磨削过程中不仅有带裂纹的磨痕，同时还掺杂一些由塑性变形而引起的磨痕。但若在磨削及抛光时将加工单位减小，那么就成了因滑移而产生塑性变形的破坏方式来进行加工。虽然，塑性域加工可获得与抛光相当的表面粗糙度，但亚表面损伤（如位错、滑移等）较大。若将加工单位进一步减小至分子或原子级单位，在材料弹性域范围内实现加工，这时材料的化学性能将支配着加工，就可能进行无损伤加工。当加工尺度达到纳米级时，会产生一系列介观物理现象，如：小尺度效应、量子尺寸效应等，此时再用宏观的切削原理来描述加工过程和各种介观现象，解释表面形成机理已力不从心，必须用分子动力学、量子力学、原子物
超精密加工技术文献综述
超精密加工技术文献综述-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
超精密加工技术文献综述 摘要：超精密加工是获得高形状精度、表面精度和表面完整性的必要手段。随着对产品质量和多样化的要求日益提高，对超精密加工提出更多、更高的要求。超精密加工技术已成为包含当代最新科技成果的一个复杂系统工程。介绍超精密加工技术的国内外研究现状、发展过程与趋势以及未来应研究开发的重要科学技术问题。分析我国在超精密加工领域中存在的主要问题以及与国外先进技术的差距，对超精密加工的技术发展趋势进行预测，提出我国本领域基础研究、技术及产业发展策略与对策。 关键词：超精密加工；研究现状；发展趋势； Literature Review of Ultra-precision Machining Abstract: Ultra-precision machining is essential method for obtaining the highest quality in terms form accuracy, surface finish Ultra-precision machining is essential method for obtaining the highest quality in terms of form accuracy, surface finish and surface integrity. As the higher requirements of quality and diversifications for products are put forward, it is essential to improve the precision and efficiency of ultra-precision machining. Ultra-precision machining has become a complicated systems engineering, which involves more and more last research fruits. The conception, application fields, present research status, development tendency, and the key issues of future researches on scientific and technological of ultra-precision machining are introduced in this paper.The main problems and miss distance from the advanced technologies of China in ultra-precision machining field are analyzed. In the same time, the probable further trend of ultra-precision machining is forecasted, and the developing countermeasure and strategy of fundamental research, technologies and industry in China are given. Keywords: Ultra-precision machining Present research status Development tendency 0引言 超精密加工技术始终采用当代最新科技成果来提高加工精度和完善自身，所以“超精密”的概念随科技的发展而不断更新。目前超精密加工技术是指加工的尺寸、形状精度达到亚微米级，加工表面粗糙度达到纳米级的加工技术的总称。目前超精密加工技术在某些应用领域已经延伸到纳米尺度范围，其加工精度已经接近纳米级，表面粗糙度已达到10-1nm级。目前的超精密加工，以不改变工件材料的物理特性为前提，以获得极限的形状精度、尺寸精度、表面粗糙度、表面完整性为目标。超精密加工目前包括四个领域：超精密切 削加工；超精密磨削加工；超精密抛光加工；④超精密特种加工（如电子束、离子束加工）。 1 国内外发展现状 1.1 国际上本领域发展状况 超精密加工发展到今天，已经取得了重大进展，超精密加工已不再是一种孤立的加工方法和单纯的工艺问题，而成为一项包含内容极其广泛的系统工程。影响超精密加工精度的主要因素包括：超精密机 床、超精密加工工具(刀具、磨具、磨料 2