仪器制造工艺学2――精密机械加工ppt课件.ppt

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1、仪器制造工艺学——精密机械加工第二章精密机械加工概述精密加工——在一定的发展时期，加工精度和表面质量达到较高程度的加工工艺。超精密加工——在一定的发展时期，加工精度和表面质量达到最高程度的加工工艺。瓦特改进蒸汽机——镗孔精度1mm20世纪40年代——最高精度1μm20世纪末——精密加工：≤0.1μm，Ra≤0.01μm（亚微米加工）超精密加工：≤0.01μm，Ra≤0.001μm（纳米加工）不同时期的精密和超精密加工精度20世纪50年代前精密加工精度5m以上超精密加工精度1m以上20世纪50年代后精密加工精度3-5m超精密加工精度1m2

2、0世纪70年代精密加工精度1m超精密加工精度0.1m目前精密加工精度0.1m超精密加工精度0.01-0.001m各种产品与所要求的精度范围加工精度范围机械产品电子产品光学产品普通加工200m一般机械零件，家用电器，汽车零件，通用齿轮通用电器机具，电子零件外壳，小型电机，半导体照相机外壳精密加工5m手表零件，精密齿轮，丝杠，高速轴承，滚动轴承继电器，IC硅片，录像头，记忆磁盘等透镜，棱镜等0.5m空气轴承，导轨，精密模具，液压伺服阀等磁头，IC元件，磁控管等精密透镜，X射线反射镜，激光反射镜超精密加工0.05m块规，金刚石压头，超精

3、密导轨等IC存储器，硬磁盘，大规模集成电路等光学平晶，衍射光栅，光盘等0.005m超精密零件(平面，球面，非球面，螺旋面等)超大规模集成电路超精密衍射光栅1nm以下超精密零件的表面粗糙度精密加工与超精密加工的发展图7-17精密加工与超精密加工的发展（Taniguchi，1983）普通加工精密加工超精密加工超高精密磨床超精密研磨机离子束加工分子对位加工车床,铣床卡尺加工设备测量仪器精密车床磨床百分尺比较仪坐标镗床坐标磨床气动测微仪光学比较仪金刚石车床精密磨床光学磁尺电子比较仪超精密磨床精密研磨机激光测长仪圆度仪轮廓仪激光高精度测长仪扫描电镜电子线

4、分析仪加工误差（μm）10010110210-210-110-3190019201940196019802000年份超精密加工是指被加工零件的尺寸精度为0.1～0.01µm，加工表面粗糙度达Ra0.03～0.005µm数量级的加工技术。随着加工技术的发展，超精密加工的技术指标也在不断变化。一般加工：精度10μm左右，Ra0.3~0.8μm；精密加工：精度10~0.1μm左右，Ra0.3~0.03μm；超精密加工：精度0.1~0.01μm左右，Ra0.03~0.05μm；纳米加工：精度高于0.001μm，Ra小于0.005μm。超精密加工的主要方法

5、有：1）金刚石刀具超精密切削；2）精密和镜面磨削；3）精密研磨和抛光；超精密加工技术1.金刚石刀具超精密切削金刚石刀具拥有很高的高温强度和硬度，而且材质细密，经过精细研磨，切削刃可磨得极为锋利，表面粗糙度值很小，因此可进行镜面切削。金刚石刀具超精密切削主要用于加工铜、铝等有色金属，如高密度硬磁盘的铝合金基片、激光器的反射镜、复印机的硒鼓、光学平面镜，凹凸镜、抛物面镜等。2.精密和镜面磨削磨削时尺寸精度和几何精度主要靠精密磨床保证，可达亚微米级精度。在某些超精密磨床上可磨出十纳米精度的工件。在精密磨床上使用细粒度磨粒砂轮可磨削出Ra=0.1～0.0

6、5μm的表面。使用金属结合剂砂轮的在线电解修整砂轮的镜面磨削技术可得到Ra0.01～0.002μm的镜面。3.精密研磨和抛光精密研磨和抛光技术是指：使用超细粒度的自由磨料，在研具的作用和带动下加工表面，产生压痕和微裂纹，依次去除表面的微细突出处，加工出Ra0.01～0.02μm的镜面。超精密加工是以精密元件为加工对象。超精密加工必须具有稳定的加工环境，即必须在恒温、超净、防振等条件下进行。另外，精密测量是超精密加工的必要手段，否则无法判断加工精度。切削在晶粒内进行；切削力＞原子结合力（剪切应力达13000N/mm2）；刀尖处温度极高，应力极大，普

7、通刀具难以承受高速切削（与传统精密切削相反），工件变形小，表层高温不会波及工件内层，可获得高精度和好表面质量。金刚石超精密加工技术◆机理、特点用于铜、铝及其合金精密切削（切铁金属，由于亲合作用，产生“碳化磨损”，影响刀具寿命和加工质量）；加工各种红外光学材料如锗、硅、ZnS和ZnSe等加工有机玻璃和各种塑料；典型产品：光学反射镜、射电望远镜主镜面、大型投影电视屏幕、照像机塑料镜片、树脂隐形眼镜镜片等。◆应用◆金刚石刀具超精切削刀具材料：天然金刚石，人造单晶金刚石性质用途无色透明、正八面体形状的固体，加工后有夺目光泽。经仔细琢磨后，成为装饰品——钻

8、石。划玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，装在钻探机的钻头钻凿坚硬的岩层。自然界中存在的最硬物质,熔点高。金刚石刀具磨损的常见形式为机械磨