精密和超精密加工技术及其发展展望

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1、1.1发展精密和超精密加工技术的重要性1.2超精密加工技术的现状1.3超精密加工技术发展展望第一章精密和超精密加工技术及其发展展望精密和超精密加工代表了加工精度发展的不同阶段，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、超精密加工三个阶段。精密加工：加工精度在0.1～1µm，加工表面粗糙度在Ra0.02～0.1µm之间的加工方法称为精密加工；超精密加工：加工精度高于0.1µm，加工表面粗糙度小于Ra0.01µm的加工方法称为超精密加工。(微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等)一精密和超精密加工1

2、.1发展精密和超精密加工技术的重要性提高制造精度后可提高产品的性能和质量，提高产品稳定性和可靠性；促进产品小型化；增强零件的互换性，提高装配生产率，并促进自动化装配。二提高加工精度的原因1.1发展精密和超精密加工技术的重要性超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一。金刚石刀具切削刃钝圆半径的大小是金刚石刀具超精密切削的一个关键技术参数，日本声称已达到2nm，而我国尚处于亚微米水平，相差一个数量级(国际上公认0.1nm~100nm为纳米尺度空间，100nm~10

3、00nm为亚微米体系，小于1个纳米为原子团簇)；金刚石微粉砂轮超精密磨削在日本已用于生产，使制造水平有了大幅度提高，突出地解决了超精密磨削磨料加工效率低的问题。1.1发展精密和超精密加工技术的重要性1超精密加工是国家制造工业水平的重要标志之一三发展超精密加工的重要性计算机工业的发展不仅要在软件上，还要在硬件上，即在集成电路芯片上有很强的能力，我国集成电路的制造水平约束了计算机工业的发展。美国制造工程研究者提出的汽车制造业的“两毫米工程”（车身尺寸变动量控制在２ｍｍ以内）使汽车质量赶上欧、日水平，其中的举措都是实实在

4、在的制造技术。1.1发展精密和超精密加工技术的重要性2精密和超精密加工是先进制造技术的基础和关键超精密加工的需求国防工业上的需求超精密加工技术在尖端产品和现代化武器的制造中占有非常重要地位。例如：对于导弹来说，具有决定意义的是导弹的命中精度，而命中精度是由惯性仪表的精度所决定的。制造惯性仪表，需要有超精密加工技术和相应的设备。例如：美国民兵Ⅲ型洲际导弹系统（12500公里）陀螺仪的精度为0.03˚～0.05˚/h，其命中精度的圆概率误差为500m，而MX战略导弹(11000公里可装载l0个核弹头)制导系统陀螺仪精度

5、比民兵Ⅲ型导弹高出一个数量级，从而保证命中精度的圆概率误差只有50～l50m。美国“民兵”Ⅲ型洲际弹道导弹发射美国＂民兵＂弹道导弹的惯性制导平台和制导系统计算机如果lkg重的陀螺转子，其质量中心偏离其对称轴0.5nm，则会引起100m的射程误差和50m的轨道误差。美国＂民兵＂弹道导弹的惯性制导平台和制导系统计算机如果lkg重的陀螺转子，其质量中心偏离其对称轴0.5nm，则会引起100m的射程误差和50m的轨道误差。信息产品中的需求航天与民用产品中的需求又如，已被美国航天飞机送入空间轨道的，用来摄制140亿光年远星球

6、图象的哈勃望远镜，其一次镜要求使用直径2.4m，重达900kg的大型反光镜，并且具有很高的分辨率。为此，专门研制了超精密加工(形状精度为0.01μm)光学玻璃用的6轴CNC研磨抛光机。红外线探测器反射镜，其抛物面反射镜形状精度为1μm，表面粗糙度为Ra0.01μm，其加工精度直接影响导弹的引爆距离和命中率。激光核聚变用的曲面镜，其形状精度小于1μm，表面粗糙度小于Ra0.01μm，其质量直接影响激光的光源性能。1.1发展精密和超精密加工技术的重要性3国防工业上的需求计算机上的芯片、磁板基片、光盘基片等都需要超精密加

7、工技术来制造。录像机的磁鼓、复印机的感光鼓、各种磁头、激光打印机的多面体、喷墨打印机的喷墨头等都必须进行超精密加工，才能达到质量要求。1.1发展精密和超精密加工技术的重要性4信息产品中的需求硬盘工作原理盘体由多个盘片组成，磁头读取数据时，盘片高速旋转，磁头处于离盘面数据区0.2---0.5微米高度的"飞行状态"。既不与盘面接触造成磨损，又能很好的读取数据。磁头之所以能够飘浮起来，完全是靠空气的浮力。1.1发展精密和超精密加工技术的重要性5民用产品中的需求现代小型、超小型的成像设备，如摄相机、照相机等上的各种透镜，特

8、别是光学曲面透镜，激光打印机、激光打标机等上的各种反射镜都要靠超精密加工技术来完成。至于超精密加工机床、设备和装置当然更需要超精密加工技术才能制造。1.1发展精密和超精密加工技术的重要性四精密和超精密加工目前包含三个领域超精密切削精密金刚石刀具切削精密和超精密磨削研磨解决大规模集成电路基片的加工和高精度硬磁盘等加工精密特种加工电子束、离子束加工，使美国超大规