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
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

理等近代基础理论来研究这一加工过程,进而建立纳米级加工过程的理论,指导纳米级超精密切削加工实践。分子动力学仿真不受加工设备、加工条件的限制,可以根据需要改变加工条件、材料特性及刀具几何形状的设定。因此,基于分子动力学的纳米切削机理的研究受到研究人员的广泛重视。美国劳伦斯利弗莫尔(Lawrence livermore, L L)国家实验室与日本大阪大学合作于1986 年在世界上成功实现了切削厚度为1nm 的稳定切削试验,并于20 世纪80 年代末首先由美国LL的学者开始应用分子动力学来模拟纳米切削过程,之后日本等其他国家学者也开展了这方面的研究,我国哈尔滨工业大学等单位也开展了相关的基础研究。但是目前的纳米切削机理的分子动力学研究由于计算尺度的限制,存在着被分析的原子数量少、对象材料单一(大多是理想的无缺陷的单晶材料,对多晶材料的研究很少)、仅局限在加工表面的几何特性、机械特性等问题,还无法广泛地对实际的纳米切削加工机理进行合理解释,无法与实际切削试验结果进行对比分析。因此,还需要从微观力学角度研究材料去除机理,创立新的纳米级切削加工及切削表面形成机理等理论体系,建立准确的纳米级加工理论模型,从而实现对实际纳米级超精密切削加工技术的理论指导。

2. 我国与国际本领域发展水平的差距

(1)机床的总体性能:对于一些复杂形状的零件加工,需要两轴以上的超精密机床才能完成,例如Precitech公司和Moore公司已商品化生产五轴超精密切削机床,而国内的金刚石切削机床目前只做到了两轴。

(2)综合精度指标及稳定性:国内研制的超精密切削加工设备无论从主轴还是导轨的单项技术指标与国外商品相比已经接近,但是从设备的总体技术指标来看还有一定的差距。Precitech 公司的Nanoform200 加工工件的精度P-V0。15 μm/φ75mm,表面粗糙度Ra2 nm ;Moore 公司的Nanotech200 加工工件面型精度P-V0。05 μm/φ15mm,表面粗

糙度Ra1。0 nm。国内加工机床的面型精度虽然也可以达到亚微米级,但是对加工条件要求苛刻,更重要的是不能稳定地达到亚微米级的面型精度。

(3)控制系统方面,与国外成熟先进的控制系统等存在着较大的差距。摩尔公司的自行开发的Delta Tau 运动控制系统,Precitech 公司自行开发的Control System 等,都已经在本公司生产的机床上得到了很好的应用。国内研制的超精密机床中的控制系统有的是自行开发的,也有的是直接采用引进的通用型数控系统,无论是从控制系统的性能还是软件等方面都存在着较大的差距。

(4)超精密加工设备的可靠性:国外超精密加工设备的商品化已经二十多年,产品的成熟度和可靠性非常高。而国内目前大多数研究单位只是进行了一轮样机的研制,还有很多基础技术不成熟,设备可靠性差。

(5)外观造型设计、人性化设计:这方面国产设备与国际先进设备相比差距较大。

(6)机床附属功能:国外超精密加工设备上都有一些配带有必须的附件和功能可使普通操作者就能够方便地实现零件的加工,如刀具测量和刀具调整系统、工件误差在位测量补偿系统等。而国内研制的这些超精密加工设备大多只能依靠操作者的经验和技能实现基本的加工功能。国外商品化机床都配有精度补偿软件。我国因超精密加工工艺研究和有关应用基础研究还不够,尚无相应精度补偿软件。

(7)基础元部件:国外超精密基础元部件都有专业的生产厂商,如Loadpoint 专业生产超精密主轴、超精密导轨等,已经形成系列化、标准化。驱动电机、编码器、光栅等元部件国内还无法解决,只能依赖于进口,但又受到种种限制。

(8)机床的集成技术:从高精度零件的加工,主轴导轨等部件的装配,乃至到整台设备的装配及系统调试,都存在着较大的差距。还没有摆脱高端装备长期依赖进口或重大专用设备

因遭受外国禁运而受制于人的局面。

虽然国内的超精密抛光技术取得了一些成绩,但是与国外相比差距还很大。国内主要以大学的研究为主,真正的商品化应用实例还不多。而国外的超精密抛光技术产业化比较好,多数为大学与公司合作的形式,能够迅速将技术转化为生产力。可见,当前我国超精密加工机床存在的突出问题是:自主开发能力薄弱,专业化的配套体系尚未形成,功能部件发展滞后,产品自动化水平低,可靠性、精度保持性差。

总结:

本领域发展趋势和预测

随着超精密加工技术在民品中的广泛应用,加工的高精度、高质量、高效率、低成本以及批量加工的一致性显得越来越重要。今后,超精密切削和磨削将追随着超精密抛光的高精度、高质量,同时,超精密抛光在追随切削和磨削高效率的同时,向切削磨削加工难以达到的更高精度和质量发展。当前超精密加工技术如CMP、EEM 等虽能获得极高的表面质量和表面完整性,但加工效率不高。超精密切削、磨削技术虽然加工效率高,但无法获得如CMP、EEM 的加工精度和表面质量。探索能兼顾效率与精度的加工方法,成为超精密加工领域研究人员追求的目标。CMG、SFAM 方法的出现即体现了这一趋势,另一方面表现为电解磁力研磨、磁流变磨料流加工等复合加工方法的诞生。超精密加工技术总的发展趋势是:①大型化、微小型化、数控化、智能化的加工装备;②复合化、无损伤加工工艺;③超精密、高效率、低成本批量加工;④在生产车间大量应用的高精度低成本专用检测装置。

参考文献

〔1〕微细加工技术编辑委员会.。微细加工技术〔M〕. 北京:科学出版社,1983。

〔2〕戴一帆,周林,解旭辉,等. 应用离子束进行光学镜面确定性修形的实现〔J〕. 光学学报,2008,28(6):1 131-1 135。

精密和超精密加工的应用和发展趋势

精密和超精密加工的应用和发展趋势 [摘要]本文以精密和超精密加工为研究对象,对世界上精密和超精密加工的应用和发展趋,势进行了分析和阐释,结合我国目前发展状况,提出今后努力方向和发展目标。 【关键词】精密和超精密加工;精度;发展趋势 精密和超精密制造技术是当前各个工业国家发展的核心技术之一,各技术先进国家在高技术领域(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。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。超精密加工技术在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本。这些国家的超精密加工技术不仅总体成套水平高,而且商品化的程度也非常高。 美国是开展超精密加工技术研究最早的国家,也是迄今处于世界领先地位的国家。早在20世纪50年代末,由于航天等尖端技术发展的需要,美国首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术,称为“SPDT技术”(Single Point Diamond Turning)或“微英寸技术”(1微英寸=0.025μm),并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床。用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面非球面大型零件等等。如美国LLL实验室和Y-12工厂在美国能源部支持下,于1983年7月研制成功大型超精密金刚石车床DTM-3型,该机床可加工最大零件¢2100mm、重量4500kg的激光核聚变用的各种金属反射镜、红外装置用零件、大型天体望远镜(包括X光天体望远镜)等。该机床的加工精度可达到形状误差为28nm(半径),圆度和平面度为12.5nm,加工表面粗糙度为Ra4.2nm。 在超精密加工技术领域,英国克兰菲尔德技术学院所属的克兰菲尔德精密工程研究所(简称CUPE)享有较高声誉,它是当今世界上精密工程的研究中心之一,是英国超精密加工技术水平的独特代表。如CUPE生产的Nanocentre(纳米加工中心)既可进行超精密车削,又带有磨头,也可进行超精密磨削,加工工件的形状精度可达0.1μm,表面粗糙度Ra<10nm。 日本对超精密加工技术的研究相对于美、英来说起步较晚,但是当今世界上超精密加工技术发展最快的国家。日本的研究重点不同于美国,是以民品应用为主要对象。所以日本在用于声、光、图象、办公设备中的小型、超小型电子和光学零件的超精密加工技术方面,是更加先进和具有优势的,甚至超过了美国。 我国的精密、超精密加工技术在20世纪70年代末期有了长足进步,80年代中期出现了具有世界水平的超精密机床和部件。北京机床研究所是国内进行超

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,

精密与超精密加工技术现状与发展趋势1

精密与超精密加工技术现状与发展趋势 论文 专业:机械工程学院 姓名: 学号:

A bstract: The content and the definition of precise and ultraprecise matching technique is discussed detail. T he latest development of the technology is introduced. Current status of the technology. New structures of machine tools, ultraprecise detection, blunder compensation techniques and scanning tunnel microscopes (STM) are overviewed. Finally, the developing trends of the technology are prospected. Some suggestions are made on carrying out researches in the field according to real situations in china. Key words: 精密加工,超精密加工,现状,发展趋势 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。

精密加工的发展史及趋势

精密加工的发展史及趋势 往往大家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。 超精密加工的关键在于设备,这一点无可质疑,但由于超精密加工设备非常昂贵,因此用户购买时会面临很大的风险,因此,用户往往对它的要求也很高,希望它有更多的功能,能做更多的模具,这反过来也会促使它的价格更加昂贵。因此,我们在开发设备的初期,就采取了与其他厂家不同的思考方式,我们考虑的是如何尽量降低设备的成本,使超精密加工技术能容易地被用户接受并且普及开来,从使用的角度去开发更好用、更廉价的超精密设备。 目前,超精密加工设备主要用来加工一些超精密的光学零部件,例如光学镜头,各种非球面镜和球面镜(数码相机,手机中常常用到)等。根据加工对象的需要,将机床做得更小,以提高加工精度,是我们开发超精密加工设备的理念。 --FTC社长中川威雄先生 一、精密加工的发展史及趋势的机理 1、砂带研磨 砂带研磨是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工,属于涂附磨具削加工的范畴,有生产率高、表面质量好,使用范围广等特点。国外在砂带材料及制作工艺上取得了很大的成就,有了适应于不同场合的砂带系列,生产出通用和专用的砂带磨床,而且自动化程度不断

提高(己有全自动和自适应控制的砂带磨床),但国内砂带品种少,质量也有待提高,对机床还处于改造阶段。 砂带研磨的特点及应用如以下: ①、CBN的硬度比普通磨料高很多。特别是适合加工硬度高,韧性大,高温,强度高,热导性率低的材料,其金属磨除率也是金刚石的10倍。 ②、CBN磨具的磨削性能十分优异,不仅能够胜任难磨材料的加工,提高生产效率,而且有利于严格控制工件的形状和尺寸精度,还能有效提高磨削质量,显著提高磨削后工具的表面完整性,因而提高了零件的疲劳强度,延长了使用寿命,增加了可靠性。 ③、CBN磨具磨损少,使用周期长,磨削比较高,使用合理可获得良好的经济效果。 ④、CBN磨具使用时,形状和尺寸变化极为缓慢,更适用于CBN 数控加工中心高精度零件。 ⑤、能长时间保持锋利的切削力,故磨削力较小,有利于零件的精度和光洁度的提高,还可以减少机床的动力消耗。 ⑥、磨削温度较低,可以大大提高工件的表面质量,避免零件出现裂纹、烧伤、组织变化等弊病,改善加工表面应力状况,有利于零件使用寿命的延长。 ⑦、普通磨料砂带在人工使用过程中产生大量粉尘,对人体健康有害,长期使用会引发矽肺病。 2、精密切削 也称金刚石刀具切削(SPDT),是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,比一般加工精密要高1---2个等级。例如用精密车削加工的液压马达转子柱塞孔圆柱度为0.5~1μm,红外反光镜的表面粗糙度Ra0.01~0.02μm,还具有较好的光学性质[1]。从成本上看,用精密切削加工的光学反射镜,与过去用镀铬经磨削加工的产品相比,成本大约是后者的一半或几分之一。但许多因素对精密切削的效果有影响,所以要

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。

精密和超精密加工现状与发展趋势

精密和超精密加工现状与发展趋势 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1~0.1μ;m,表面粗糙度为Ra0.1~0.01μ;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Ra0.4~0.1μ;m,最好可到Ra0.025μ;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≤0.025μ;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≤0.05μ;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0.01~0.02μ;m,表面粗糙度Ra0.1μ;m。化学抛光加工的表面粗糙度一般为Ra≤0.2μ;m。电化学抛光可提高到Ra0.1~0.08μm。 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

超精密加工技术的发展与展望资料

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

精密与超精密加工试题和答案

1.精密和超精密加工的精度范围分别为多少?超精密加工包括哪些领域? 答:精密与超精密加工的精度随着科学技术的发展不断提高,以目前的加工能力而言,精密加工的精度范围是0.1~1μm,加工表面精度Ra在0.02~0.1μm之间。超精密加工的精度高于0.1μm,加工表面精度Ra小于0.01μm。 超精密加工领域: 1)超精密切削, 2)超精密磨削, 3)超精密研磨和抛光。 2.超精密切削对刀具有什么要求?天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、人造聚 晶金刚石和立方氮化硼刀具是否适用于超精密切削? 答:超精密切削对刀具的要求: 1) 刀具刃口锋锐度ρ 刀具刃口能磨得极其锋锐,刃口圆弧半径ρ极小,能实现超薄切削厚度,减小切削表面弹性恢复和表面变质层。ρ与切削刃的加工方位有关,普通刀具5~30μm,金刚石刀具<10nm;从物理学的观点,刃口半径ρ有一极限。 2) 切削刃的粗糙度。 切削时切削刃的粗糙度将决定加工表面的粗糙度。普通刀刃的粗糙度Ry0.3~5 μm,金刚石刀具刀刃的粗糙度Ry0.1~0.2 μm,特殊情况Ry1nm,很难。 3) 极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量,保证长的刀具寿命。 4) 刀刃无缺陷,足够的强度,耐崩刃性能。 5) 化学亲和性小、与工件材料的抗粘结性好、摩擦系数低,能得到极好的加工表面完整性。 单晶金刚石硬度极高。自然界最硬的材料,比硬质合金的硬度高5~6倍。摩擦系数低。除黑色金属外,与其它物质的亲和力小。能磨出极锋锐的刀刃。最小刃口半径1~5nm。耐磨性好。比硬质合金高50~100倍。导热性能好,热膨胀系数小,刀具热变形小。因此,天然单晶金刚石被一致公认为理想的、不能代替的超精密切削刀具。人造单晶金刚石已经开始用于超精密切削,但是价格仍然很昂贵。金刚石刀具不适宜切黑色金属,很脆,要避免振动而且价格昂贵,刃磨困难。 人造聚晶金刚石无法磨出极锋锐的切削刃,切削刃钝圆半径ρ很难达到<1μm,它只能用于有色金属和非金属的精切,很难达到超精密镜面切削。立方氮化硼现在用于加工黑色金属,但还达不到精密镜面切削。 3.超精密磨削主要用于加工哪些材料?为什么超精密磨削一般多采用超硬磨 料砂轮? 答:超精密磨削主要用于加工难加工材料,如各种高硬度、高脆性金属材料,其中有硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体材料及石材等。 这主要是由超硬磨料砂轮的特点决定的 超精密磨削是一种极薄切削,切屑厚度极小,磨削深度可能小于晶粒的大小,磨削就在晶粒内进行,因此磨削力一定要超过晶体内部非常大的原子、分子结合力,从而磨粒上所承受的剪切应力就急速地增加,可能接近被磨材料的剪切强度极限。磨粒切削刃处受到高温和高压作用,要求磨粒材料有很高的高温强度和高温硬度。普通磨料,在高温高压和高剪切应力的作用下,磨粒将会很快磨损或崩裂,以随机方式不断形成新切削刃,虽然使连续磨损成为可能,但得不到高精度低表面粗糙度的磨削质量。因此,在超精密磨削时,一般采用人造

精密和超精密加工

1、精密和超精密加工的三大领域:超精密切削、精密和超精密磨削研磨、精密特种加工。 2、金刚石刀具进行超精密切削时,适合加工铝合金、无氧铜、黄铜、非电解镍等有色金属 和某些非金属材料。 3、最硬的刀具是天然单晶金刚石刀具。金刚石刀具的的寿命用切削路程的长度计算。 4、超精密切削实际能达到的最小切削厚度和金刚石刀具的锋锐度、使用的超精密机床的性 能状态、切削时的环境条件等直接相关。 5、影响超精密切削极限最小切削厚度最大的参数是切削刃钝圆半径r n。 6、金刚石晶体有3个主要晶面,即(100)、(110)、(111),(100)晶面的摩擦因数曲线有 4个波峰和波谷,(110)晶面有2个波峰和波谷,(111)晶面有3个波峰和波谷。 以摩擦因数低的波谷比较,(100)晶面的摩擦因数最低,(111)晶面次之,(110)晶面最高。 比较同一晶面的摩擦因数值变化,(100)晶面的摩擦因数差别最大,(110)次之,(111)晶面最小。 7、实际金刚石晶体的(111)晶面的硬度和耐磨性最高。 推荐金刚石刀具的前面应选(100)晶面。 8、(110)晶面的磨削率最高,最容易磨;(100)晶面的磨削率次之,(111)晶面磨削率最 低,最不容易磨。 9、金刚石的3个主要晶面磨削(研磨)方向不同时,磨削率相差很大。现在习惯上把高磨 削率方向称为“好磨方向”,把低磨削率方向称为“难磨方向”。 10、金刚石磨损本质是微观解离的积累;破损主要产生于(111)晶面的解离。 11、金刚石晶体定向方法:人工目测定向、X射线晶体定向、激光晶体定向。其中激光晶体 定向最常用。 12、金刚石的固定方法有:机械夹固、用粉末冶金法固定、使用粘结或钎焊固定。 13、精密磨削机理包括:微刃的微切削作用,微刃的等高切削作用,微刃的滑挤、摩擦、 抛光作用。 14、超硬磨料砂轮修整的方法有:车削法、磨削法、滚压挤轧法、喷射法、电加工法、超 声波振动修整法。电解在线修锐法(ELID—electrolytic in—process dressing),原理是利用电化学腐蚀作用蚀出金属结合剂。. 15、砂带磨削的方式包括闭式砂带磨削和开式砂带磨削,又称为“弹性”磨削、“冷态”磨 削、“高效”磨削、“廉价”磨削、“万能”磨削。 16、超精密机床主轴的驱动方式主要有:电动机通过带传动驱动机床主轴、电动机通过柔 性联轴器驱动机床主轴、采用内装式同轴电动机驱动机床主轴。 17、今年生产的中小超精密机床多采用T形机床总体布局。 18、保证零件加工精度的途径: ○1靠所用的机床来保证,即机床的精度要高于工件所要求的精度,这是“蜕化”原则,也称之为“母性”原则。 ○2在精度比工件要求较低的机床上,利用误差补偿技术,提高加工精度,使加工精度比机床原有精度高,这是“进化”原则,也称之为“创造性”原则。 19、提高现有设备加工精度的途径:误差的隔离和消除和误差的补偿。 20、加工精度的检测分为:离线检测、在位检测和在线检测。 21、误差补偿的形式或方法包括:误差的修正、校正、抵消、均匀化、钝化、分离等。 22、误差补偿系统的组成:误差信号的检测、误差信号的处理、误差信号的建模、补偿控 制和补偿执行机构。

精密机械加工的发展趋势

精密机械加工发展趋势 摘要:本文主要从精密机械加工技术的角度讨论了精密机械加工的现状和发展趋势,阐述了精密机械加工的概念以及未来的发展。 关键词:精密加工加工精度发展趋势 1 引言 机械制造技术从提高精度与生产率两个方面同时迅速发展起来。在提高生产率方面,提高自动化程度是各国致力发展的方向,近年来,从C N C到C I M S发展迅速,并且在一定范围内得到了应用。从提高精度方面,从精密加工发展到超精密加工,这也是世界各主要发达国家致力发展的方向。其精度从微米到亚微米,乃至纳米,其应用范围日趋广泛,在高技术领域和军用工业以及民用工业中都有广泛应用。如激光核聚变系统、超大规模集成电路、高密度磁盘、精密雷达、导弹火控系统、惯导级陀螺、精密机床、精密仪器、录象机磁头、复印机磁鼓、煤气灶转阀等都要采用精密加工技术。 随着精密机械和电子技术的发展,现代产品越来越精密。例如:超大规模集成电路中要求在1mm2平面上集成几十万个以上的元件,线条宽度只有1μm,形状和位置误差小于0.05μm。于是对相应的机床精度提出更高的要求,加工工艺等也必须相应采取有效措施来保证加工要求。 根据相关资料的技术研究,精密加工目前所能达到的水平为:尺寸公差不大干0.5~1μm,形状公差不大于0.01μm,表面粗糙度Ra不大于0.01μm。所用的机床有:精密铣床、精密研磨机、光学透镜精密研磨机、精密宝石研磨加工机、超精密磨加工机等。机床的零部件是动、静压轴承和导轨、弹性导轨、滚珠或滚柱预压含油轴承和导轨,使用的刀具与材料是磨科与金刚石等,控制系统一般为直流伺服电机(DC)——半闭式,带编码器最佳控制、逻辑控制或精密直流伺服电机——闭环,用微机实现自适应控制。 目前,先进制造技术已经是一个国家经济发展的重要手段之一,许多发达国家都十分重视先进制造技术的水平和发展,利用它进行产品革新、扩大生产和提高国际经济竞争能力。发展先进制造技术是当前世界各国发展国民经济的主攻方向和战略决策,同时又是一个国家独立自主、繁荣富强、经济持续稳定发展、科技保持先进领先的长远大计。目前,精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。精密加工所能达到的精度、表面粗糙度、加工尺寸范围和几何形状是一个国家制造技术水平的重要标志之-。精密与特种加工技术已经成为国际竞争中取得成功的关键技术。发展尖端技术,发展国防工业,发展微电子工业等,都需要精密与特种加工技术来制造相关的仪器、设备。 2 精密机械加工方法 根据加工方法的机理和特点,精密加工可分为刀具切削加工、磨料加工、特种加工和复合加工四大类。 随着加工技术的发展,出现了许多新的加工机理,因此在精密加工,特别是在微细加工中.根据零件成形机理和特点。分为去除加工、结合加工和变形加工三大类。去除加工又称为分离加工,是利用力、热、电、光等加工方法从工件去除一部分材料,如切削、磨削、电加工等。结合加工是利用理化方法在工件表面上附着(沉积)、注入(渗入)、焊接一层不同材料,如电镀、气相沉积、氧化、渗碳、粘接、焊接等。变形加工是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形,改变其尺寸、形状和性能,如铸造、锻压等。可见加工的概念已突破传统的去除加工手段,具有堆积、生长、变形等特色,同时强调了表面处理,形成了表面加工技术。 3 精密机械(切削)加工的技术和工艺优势

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

精密与超精密加工

摘要: Cu,Al 这两种金属及其合金对我们来说并不陌生,在我们的日常生活用品中,工厂,工件工艺品以及国家电力电网,航空航天等领域都有铜,铝的身影。不可否认的是,这两种金属对我们的生活生产有着很重要的影响。但就这两种金属而言,在自然界中总是以他们的化合物形式存在。随着工业化的推进,Cu化合物,Al化合物的形式越来越多样化,精度要求也越来越高,于是,对这些金属化合物的加工方法逐渐向着精密与超精密方向发展。 正文: Cu,Al及合金的精密与超精密加工方法的新展 Cu更Al在自然界是广泛分布的,而 Al是自然界中分布第二广的金属,由于其化学性质比较活泼,在外界总是以化合物的形式存在,Al2Co3,AlCl3,...都是其广泛存在的形式。Al还具有密度轻,导电性良好的特点,因此应用范围很大。在轻工业,有日用五金,家用电器;在电气行业,有高压输电线,变压器线圈,感应电动机;在电子行业的电视机,收音机,机械制造业、汽车行业、冶金行业、建筑行业、包装材料也有很多应用。 而Cu的化学性质不活泼,接近于惰性金属,但在自然界中也总是以化合物的形式存在。在空气中放一段时间,和铝一样,在其表面也有一层致密的氧化膜。Cu以其很好的导电性,良好的延展性以及耐腐蚀性,在输电线,印刷版,船舶上有很大的应用。 正是由于这些金属合金的广泛运用,因此其材料加工的精密程度就备

受关注。 一直以来,像铜,铝这样的金属材料可以用金刚石刀具切削,电化学加工法来溶解,氧化金属氧化物表面,使金属及其合金表面获得更高的加工精度。众所周知,精密加工通常是指加工精度在0.1~1um,加工表面粗糙度Ra在0.02~0.1um之间的加工方法称为精密加工,而将加工精度高于0。1um,加工表面粗糙度Ra小于0.01um的加工方法称为超精密加工。 比如铜及其合金的加工已经高度自动化,称为现代化大工业的重要组成部分。在现代生产中,铜的真空熔炼与铸锭方法可以生产电真空无氧铜、镍合金、含有易氧化烧损的铜合金。非真空感应熔炼、卧式连续铸造加工技术近十年来有巨大发展,主要表现为卧式连铸锡磷青铜的生产工艺。在特殊加工技术中,高精度异形铜带,内氧化弥散强化无氧铜,大面积杂断面异形铸造技术的发展就是现代铜加工技术精密化方向的展现。 纵观国内外40多年超精密机床发展史,可以总结出两大特点:一是大学和研究所保持着对超精密机床研究的持续热情,对高技术进行超前研究,对超精密机床产业化和商品化起着推动的作用;二是超精密机床的模块化、系统化是其进入市场的重要技术手段。 当今超精密机床技术的发展趋势是:技术上不断朝着加工的极限方向发展,向更高精度、更高效率方向发展,向大型化、微型化方向发展;功能上向加工检测补偿一体化方向发展;结构上向多功能模块化方向发展;功能部件上向新原理、新方法、新材料应用方面发展,总体来

精密和超精密加工现状与发展趋势

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。

精密和超精密加工论文

精密和超精密加工论文(6000个字) 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,

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