精密加工_第二讲__精密超精密加工.ppt

超精密加工是指被加工零件的尺寸精度为0.001μm，加工表面粗糙度达Ra0.03～0.0051μm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1μm左右，Ra0.2～0.8μm； 精密加工：精度0.1—0.01μm左右，Ra0.1μm； 超精密加工：精度0.001μm左右，Ra0.01μm； 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有： 1）精密切削(金刚石刀具)； 2）精密磨削； 3）纳米级加工；;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???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（指精度为1~10-2μm）。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=0.1～0.05μm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意指：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。; 纳米（Nanometer）,是一个长度单位，简写为nm。 1nm=10-3μm=10-9m。纳米技术是20世纪80年代末期诞生并在蓬勃发展的一种高新科学技术。纳米不仅是一个空间尺度上的概念，而且是一种新的思维方式，即生产过程越来越细，以至于在纳米尺度上直接由原子、分子的排布制造的具有特定功能的产品。 1.纳米技术的含义 纳米技术是指纳米级（0.1~100nm）的材料、设计、制造、测量、控制和产品的技术。它将加工和测量精度从微米级提高到纳米级。 2.纳米技术的主要内容 纳米技术是一门多学科交叉的高新技术，从基础研究角度来看，纳米技术包括：纳米生物学、纳米电子学、纳米化学、纳米材料和纳米机械学等新学科。;纳米级加工是指：加工精度高于10-3μm，表面粗糙度 Ra小于0.005μm，达到纳米级精度。包括纳米级 尺寸精度、纳米级几何形状精度和纳米级表面质量。 纳米级加工方法包括：机械加工、化学腐蚀、能量束加 工、复合加工、扫描隧道显微加工等。 纳米级机械加工方法包括：单晶金刚石刀具的超精密磨 削；金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮的超精密磨削及 镜面磨削；衍磨和砂带抛光等固定磨料工具的加工；衍磨、抛光等自由磨料的加工等。 ;;;;;;;金刚石刀具磨损的常见形式为机械磨损和破损。 机械磨损——∵机械摩擦、非常微小； 破损——∵本身裂纹、冲击和振动。 刀具磨损直接影响到加工质量。（具体视加工材料而定） 金刚石刀具只能安装在机床主轴转动非常平稳的高精度机床上使用。（不能有振动）。;;;精密切削加工; 精密加工技术涉及内容广泛的综合性技术：精密机床设备和工具、稳定的加工环境、运用计算机技术的实时检测和反馈补偿等。;精密加工的关键技术：;精密加工机床 研究方向：提高机床主轴的回转精度、工作台的直线运动精度以及刀具的微量进给精度。（主轴轴承和导轨） 超精密级滚动轴承——液体静压或空气静压轴承。 金刚石刀具 金刚石晶面选择、金刚石刀具刃口的圆弧半径。 先进国家达到纳米级，我国0.1~0.3um。 精密切削机理 积屑瘤的形成、毛刺的产生、切削参数及加工条件等。需深入研究以掌握其变化规律。;稳定的加工环境 恒温（加工空间和机床本身）、防振、净化（高效过滤器）。 误差补偿 消除或抵消误差本身的影响。同时防止误差累计。（一直靠提高机床制造精度来提高工件精度会使成本大大增加） 精密测量技术 高一个数量级、显微镜和激光干涉仪等。隧道显微镜分辨率达到0.1nm。; 精密切削研究最早从金刚石车削开始——金刚石铣削——金刚石镗削，来加工型面和内孔。刀具材料从金刚石刀具材料——立方氮化硼、复合陶瓷等。;精密加工的经济性