第3章超精密加工机床与设备.ppt

3.1 超精密加工机床 精密机床是实现精密加工的首要基础条件。 1）美国：50年代首先发展了金刚石刀具的超精密切削技 术，并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床； 1983～1984研制成功大型超精密金刚石车床DTM－3型 和LODTM大型超精密车床。 2）英国：1991年研制成功大型超精密机床OAGM2500。 3）日本：现在在中小型超精密机床生产上已经具有一定 的优势，甚至超过了美国。 4）中国：JCS－027超精密车床、JCS－031超精密铣床、 JCS－035超精密车床等。 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密机床的基础元部件及其关键技术 超精密加工机床实例 超精密加工机床实例 超精密加工机床实例 超精密加工机床实例 超精密加工机床实例 超精密加工机床实例 超精密加工机床实例 3.2 超精密加工刀具与刃磨技术 1）极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量。 2）刃口能磨得极其锋锐，刃口半径值极小，能实现超薄切削厚度。 3）刀刃无缺陷，切削时刃形将复制在被加工表面上，从而得到超光滑的镜面。 4）与工件材料的抗粘性好、化学亲和性小、摩擦系数低，以得到极好的加工表面完整性。 不可替代的超精密切削刀具材料：单晶金刚石。 金刚石的性能与结构特性 金刚石的性能与结构特性 金刚石的性能与结构特性 金刚石的性能与结构特性 金刚石的性能与结构特性 金刚石的性能与结构特性 金刚石刀具的刃磨 金刚石刀具的刃磨 金刚石刀具的刃磨 金刚石刀具的刃磨 金刚石刀具的刃磨 金刚石刀具的刃磨 金刚石刀具的刃磨 金刚石刀具的刃磨 金刚石刀具的刃磨 超精密切削刀具材料的发展 3.3 超精密夹具设计 零件在工艺规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工，加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还需要机床夹具。 超精密机床夹具的好坏，将直接影响工件加工表面的位置精度，因此，超精密加工对夹具提出了稳定性、可靠性和高精度要求。 夹具定位的稳定性与可靠性 夹具定位的稳定性与可靠性 夹具对工件的定位精度 采取有效措施保证精密夹具的设计要求 金刚石的结构特性 根据晶体学原理，金刚石属于六方晶系，主要有三个主要的晶面（100）、（111）、（110），与（100）垂直的晶轴为4次对称轴，与（111）垂直的晶轴为3次对称轴，与（100）垂直的晶轴为2次对称轴。 规整的单晶金刚石晶体有八面体、十二面体和六面体，八面体、十二面体和六面体中均有3根4次对称轴、4根3次对称轴、6根2次对称轴。 八面体有八个（111）晶面围成的外表面，菱形十二面体有十二个（110）晶面围成外表面，六面立方体有六个（100）晶面围成外表面。 金刚石晶体各晶面的耐磨性、好磨难磨方向 1) A(100)晶面，磨削率有4个峰值，各相差90度。高磨削方向的磨削率K为：5.8x10－5μm3/(Nms－1)； 2) B(110)晶面，磨削率有2个峰值，各相差180度。高磨削方向的磨削率K为：12.8x10－5μm3/(Nms－1)； 3) C(111)晶面，磨削率有3个峰值，各相差120度。高磨削方向的磨削率K为： 1x10－5μm3/ /(Nms－1)。 可见，都在高磨削率方向时，(110)晶面的磨削率最高，最易磨削； (100)次之， (111)最低。 高磨削率方向称为“好磨方向”，低磨削率方向称为“难磨方向”。 金刚石晶体的解理现象 解理现象是某些晶体特有的现象，晶体受到定向的机械力作用时，沿平行于某个平面平整的劈开的现象。 （111）面的宽的面间距（0.154nm）是金刚石晶体中所有晶面间距中的最大的一个，并且其中的连接共价键数最少，只需击破一个价键就可使其劈开。金刚石的解理现象即沿解理面（111）平整的劈开两半，且金刚石的破碎和磨损都和解理现象直接有关。 金刚石晶体的定向 激光定向原理：利用金刚石在不同结晶方向上