先进制造技术-3精密与超精密加工技术

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1、精密与超精密加工技术山东理工大学精密模具省重点实验室黄雪梅1、超精密加工技术概述2、超精密加工技术的发展历程3、超精密加工的范畴4、超精密加工的主要研究领域5、超精密加工的主要方法6、超精密加工的发展趋势精密与超精密加工技术精密与超精密加工技术是适应现代技术发展的一种机械加工新工艺。目前成为衡量现代制造技术水平的重要指标之一，是现代制造技术中最活跃的因素,已成为一个国家制造技术水平的主体。精密与超精密加工技术1、概述美国的NNI(Nationalnanotechnologyinitiative)纳米计划英国的多学科纳米研究合作计

2、划IRC(Interdisciplinaryresearchcollaborationinnanote-chnology)，日本的纳米技术支撑计划世界发达国家均予以高度重视。最近启动的研究计划包括：精密与超精密加工技术精密与超精密加工是指加工精度和表面质量达到极高程度的精密加工工艺。随着加工技术的发展，精密加工的技术指标也在不断变化。一般加工：精度值1-10μm左右，Ra0.1～0.8μm精密加工：精度值0.1-1μm左右，Ra0.1μm以下超精密加工：精度值0.1μm以下，Ra0.02μm以下纳米加工：精度值低于0.001μm

3、，Ra小于0.005μm精密与超精密加工技术2、超精密技术的发展历程（1）20世纪50年代至80年代为技术开创期；（2）20世纪80年代至90年代为民间工业应用初期；（3）20世纪90年代至今为民间工业应用成熟期；精密与超精密加工技术Y-12核武器工厂原子弹“小男孩”原件模型精密与超精密加工技术精密与超精密加工技术促进超精密加工技术发展的因素：(1)对产品高质量的追求(2)对产品小型化的追求(3)对产品高可靠性的追求(4)对产品高性能的追求国际知名超精密加工研究单位与企业主要有：美国LLNL实验室和Moore公司英国Granfi

4、eld大学和Tayler公司德国Zeiss（蔡司）公司和Kugler公司日本东芝机械、丰田工机和不二越公司等国内主要的研究单位有北京机床研究所、清华大学、哈尔滨工业大学、中国科学院长春光机所应用光学重点实验室、大连理工大学和浙江工业大学等。精密与超精密加工技术超精密切削（车削、铣削）超精密磨削超精密研磨、抛光微细（超微细，纳米）加工精密与超精密加工技术3、超精密加工的范畴宏观加工技术微观加工技术微细（超微细）加工是在半导体集成电路制造技术的基础上形成并发展的,是大规模集成电路和计算机技术的基础，是信息时代、微电子时代、光电子时代

5、的关键制造技术之一。超微细加工以电子束、离子束和激光束三束加工为基础，采用沉积、刻蚀、溅射和蒸镀等加工手段进行各种处理。精密与超精密加工技术精密与超精密加工技术4、超精密加工的主要研究领域包括:超精密加工技术是以高精度为目标的技术，它必须综合应用各种新技术，在各个方面精益求精的条件下，才有可能突破常规技术达不到的程度界限，实现新的高精度指标。（1）超精密切削刀具，刀具材料；（2）超精密加工设备；（3）超精密加工环境控制(包括恒温、隔振、洁净控制等)；（4）超精密加工的测控技术。精密与超精密加工技术（1）超精密加工刀具精密与超精密

6、加工技术超精密加工要求刀具能均匀地去除不大于工件加工精度且厚度极薄的金属层或非金属层。超精密切削中的加工刀具，一般指天然单晶金刚石刀具。超精密切削中必须保证金刚石刀具的刀面与刃口质量。超精密磨削的加工刀具砂轮的磨料品级与力度均匀性在加工中十分重要。（2）超精密加工设备精密与超精密加工技术目前的超精密加工机床一般采用高精度空气静压轴承支撑主轴系统；空气静压导轨支撑进给系统的结构模式。另外，要实现超微量的切削，必须配有微量移动工作台的微进给驱动装置（摩擦驱动方式）和满足刀具角度微调的微量进给机构，并实现数字控制。1）主轴：要求极高的

7、回转精度和刚度。精密与超精密加工技术空气静压轴承主轴能够得到高于轴承零件本身的回转精度。2)导轨及进给驱动装置：动作灵活，无爬行等不连续动作，直线精度好。通常采用空气静压导轨。空气静压导轨摩擦驱动原理图精密与超精密加工技术精密与超精密加工技术（3）超精密加工的工作环境超精密加工必须在超稳定的环境下进行，主要衡量指标有三个：超净防振恒温6、超精密加工的主要方法精密与超精密加工技术6、1金刚石刀具镜面切削(1)金刚石刀头的特性(2)金刚石刀头的制造(3)刀头的使用特性(4)刀头的形状精密与超精密加工技术1)金刚石的颜色和硬度选用黄色

8、金刚石：韧性较好，硬度较高，一般用于金属材料和硬度较低的材料的加工茶色金刚石：韧性差，硬度最高，一般用于难切削材料的镜面加工中。2）热传导率金刚石的热传导率是矿物中最大的，切削加工中发热量非常小。天然金刚石的加工多采用研磨加工方法，通常采用空气轴承研磨机，由于振