机械制造技术 教学课件 作者 吉卫喜 主编 第五章 精密与超精密加工.ppt

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1、第五章精密与超精密加工第一节概述一精密和超精密加工范畴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。由于生产技术的不断发展，划分的界限将随着历史进程而逐渐向前推移，过去的精密加工对今天来说已经是普通加工，因此，其划分的界限是相对的，并且在具体数值上至今没有固定的界说。　　当前，精密加工是指加工精度为1μm～0.1μm、表面粗糙度为0.1μm～0.025μm的加工技术；超精密加工是指加工精度高于0.1μm、表面粗糙度小于0.025μm的加工技术。因此，超精密加工又称之为亚微米级加工。超精密加工已进入纳米级精度阶段，故出现了纳米加工及其相应的纳米技术。二

2、常用精密与超精密加工方法超精密加工高精度加工高尺寸精度高形位精度低粗糙度金刚石切削超精密磨削超精密研磨与抛光微尺寸加工细物理加工电火花加工激光加工超声波加工微波加工喷射加工化学加工化学能加工光刻加工精密电铸电解加工三影响精密和超精密加工的主要因素1机床机床必须具有很高的几何精度,定位精度,分辨率及稳定性,还要具有很高的刚度.三影响精密和超精密加工的主要因素2工作环境精密加工和超精密加工的工作环境对加工质量的影响很大，因此，工作环境是保证加工质量的必要条件。工作环境主要有温度、湿度、净化和防振等方面的要求。(l)恒温。(2)恒湿。(3)净化。三影响精密和超精密加工的主要因素3

3、计量精密和越精密加工必须具备相应的检测技术和手段，不仅要检测零件的精度和表面粗糙度，而且要检测加工设备及基础元、部件的精度。高精度的尺寸、几何形状及位置尺寸等可采用分辨力为0.l～0.01μm的电子测微计、分辨力为0.01～0.001μm的电感测微仪、电容测微仪，以及自准直仪、双频激光干涉仪、圆度仪等来检测。三影响精密和超精密加工的主要因素4误差补偿误差预防、误差补偿、误差预报是精密加工和超精密加工中提高加工精度的重要有效举措。误差预防是通过提高工艺系统精度、保证工作环境的条件等来减少误差源、减少误差的影响，具有治本性；误差补偿是通过修正来抵消或消除误差，具有治标性；而误

4、差预报是根据误差出现的发展趋势，得出预测值，进行相应的补救措施，并可真正做到无滞后的实时补偿，具有主动性。图5-1精密和超精密加工的影响因素四精密及超精密加工的特点(1)相对性，随时间的推移而变化；(2)不普及性、保密性；(3)属于尖端技术；(4)与测量技术密切相关；(5)国际竞争中取得成功的关键技术。第二节金刚石刀具的超精密切削一切削机理金刚石刀具越精密切削时,刀具切削刃钝圆半径小,切薄能力强,形成流动切屑,因此切削作用是主要的。但由于实际切别刃钝因半径不可能为零,以及修光刃等的作用,因此还伴随着挤压作用。所以金刚石刀具超精密车削表面是由微切削和微挤压而形成,并以微切削为

5、主。5-2二、金刚石刀具及其刃磨三超精密机床的结构特点1超精密机床的总体布局超精密加工机床是实现超精密加工的首要条件，目前超精密加工机床一般是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。2超精密机床主轴部件主轴能高速旋转高精度、高刚度、高稳定性液体静压轴承空气静压轴承主轴驱动方式电机通过带传递驱动电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5-53床身导轨床身和导轨材料优质耐磨铸铁花岗岩人造花岗岩4进给驱动系统和微量进给机构进给驱动系统能实现准确的微量位移和精确定位滚珠丝杠副驱动液体静压和空气静压丝杠副驱动摩擦驱动导轨结构形式V

6、-平面双V形滚动导轨液体静压导轨气浮导轨空气静压导轨6四超精密切削的应用金刚石超精密切削主要用于铝,铜及其合金的加工.IT5~IT3,Ra值0.1~0.008μm一、研磨第三节光整加工图5-7研磨剂：1.磨料：机械切削作用（氧化铝、碳化硅、金刚石W14~W5）2.研磨液：冷却、润滑作用（煤油、汽油、机油）3.辅助填料：使金属表面产生极薄、较软的化合物薄膜（硬脂酸、油酸）研具：1.比工件材料软2.涂敷、镶嵌磨料3.用铸铁、软钢、紫铜、塑料或硬木制造（铸铁常用）1.可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度2.可提高零件的耐磨性、抗蚀性、疲劳强度和使用寿命3.研磨所用的设备和研

7、具简单，成本低4.研磨生产率低，余量不应超过0.01~0.03mm5.应用范围广（表面、材料）研磨的特点及应用IT6~IT4,Ra值0.2~0.025μm二珩磨珩磨加工方法珩磨原理珩磨特点珩磨应用图5-9珩磨头结构5-81.可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度2.可提高零件的耐磨性3.珩磨效率高4.不宜加工有色金属珩磨的特点及应用Ra值0.2~0.012μm三超精加工一、超级光磨加工方法二、超级光磨原理三、超级光磨特点四、超级光磨应用图5-10超精加工原理图四抛光抛光是指利用机械、化学或电化学的作用，使工件表