精密與超精密加工技術(shù)

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1、1機(jī)械制造技術(shù)精密與超精密加工2第一節(jié)概述精密加工----加工公差為10.0～0.1μm，表面粗糙度Ra0.30～0.03μm的加工精密加工◆微細(xì)加工——微小尺寸的精密加工超微細(xì)加工——微小尺寸的超精密加工在高精度加工范圍內(nèi)，根據(jù)加工精度水平的不同，可進(jìn)一步劃分為精密加工、超精密加工和納米加工三個檔次。納米加工----加工公差小于0.01μm、表面粗糙度Ra小于0.005μm的加工稱為納米加工。超精密加工----加工公差為0.1～0.01μm、表面粗糙度Ra0.03～0.005μm的加工超精密加工；3零件加工精度表面粗糙度激光光學(xué)

2、零件形狀誤差0.1μmRa0.01～0.05μm多面鏡平面度誤差0.04μmRa＜0.02μm磁頭平面度誤差0.04μmRa＜0.02μm磁盤波度0.01～0.02μmRa＜0.02μm雷達(dá)導(dǎo)波管平面度垂直度誤差＜0.1μmRa＜0.02μm衛(wèi)星儀表軸承圓柱度誤差＜0.01μmRa＜0.002μm天體望遠(yuǎn)鏡形狀誤差＜0.03μmRa＜0.01μm幾種典型精密零件的加工精度◆幾種典型精密零件的加工精度4精密加工與超精密加工的發(fā)展普通加工精密加工超精密加工超高精密磨床超精密研磨機(jī)離子束加工分子對位加工車床,銑床卡尺加工設(shè)備測量儀器精密

3、車床磨床百分尺比較儀坐標(biāo)鏜床坐標(biāo)磨床氣動測微儀光學(xué)比較儀金剛石車床精密磨床光學(xué)磁尺電子比較儀超精密磨床精密研磨機(jī)激光測長儀圓度儀輪廓儀激光高精度測長儀掃描電鏡電子線分析儀加工誤差（μm）10010110210-210-110-3190019201940196019802000年份◆精密加工與超精密加工的發(fā)展5精密與超精密加工技術(shù)是一個國家制造業(yè)水平重要標(biāo)志例：美國哈勃望遠(yuǎn)鏡形狀精度0.01μm；超大規(guī)模集成電路最小線寬0.1μm，日本金剛石刀具刃口鈍圓半徑達(dá)2nm精密加工與超精密加工技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)基礎(chǔ)和關(guān)鍵例：美國陀螺儀球圓度

4、0.1μm，粗糙度Ra0.01μm，導(dǎo)彈命中精度控制在50m范圍內(nèi)；英國飛機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片加工誤差從60μm降至12μm，發(fā)電機(jī)壓縮效率從89%提高到94%；齒形誤差從3-4μm減小1μm，單位重量齒輪箱扭矩可提高一倍精密加工與超精密加工技術(shù)是新技術(shù)的生長點精密與超精密加工技術(shù)涉及多種基礎(chǔ)學(xué)科和多種新興技術(shù)，其發(fā)展無疑會帶動和促進(jìn)這些相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展精密與超精密加工地位6結(jié)合加工分類加工機(jī)理加工方法示例去除加工電物理加工電火花加工（電火花成形，電火花線切割）電化學(xué)加工電解加工、蝕刻、化學(xué)機(jī)械拋光力學(xué)加工切削、磨削、研磨、拋光、超

5、聲加工、噴射加工熱蒸發(fā)（擴(kuò)散、溶解）電子束加工、激光加工附著加工注入加工化學(xué)化學(xué)鍍、化學(xué)氣相沉積電化學(xué)電鍍、電鑄熱熔化真空蒸鍍、熔化鍍化學(xué)氧化、氮化、活性化學(xué)反映電化學(xué)陽極氧化熱熔化摻雜、滲碳、燒結(jié)、晶體生長力物理離子注入、離子束外延連續(xù)加工熱物理激光焊接、快速成形化學(xué)化學(xué)粘接變形加工熱流動精密鍛造、電子束流動加工、激光流動加工粘滯流動精密鑄造、壓鑄、注塑分子定向液晶定向精密與超精密加工分類7直接式進(jìn)化加工：利用低于工件精度的設(shè)備、工具，通過工藝手段和特殊工藝裝備，加工出所需工件。適用于單件、小批生產(chǎn)。間接式進(jìn)化加工：借助于直接式

6、“進(jìn)化”加工原則，生產(chǎn)出第二代工作母機(jī)，再用此工作母機(jī)加工工件。適用于批量生產(chǎn)。◆“進(jìn)化”加工原則背吃刀量小于晶粒大小，切削在晶粒內(nèi)進(jìn)行，與傳統(tǒng)切削機(jī)理完全不同。◆微量切削機(jī)理◆特種加工與復(fù)合加工方法應(yīng)用越來越多傳統(tǒng)切削與磨削方法存在加工精度極限，超越極限需采用新的方法。精密與超精密加工特點8要達(dá)到加工要求，需綜合考慮工件材料、加工方法、加工設(shè)備與工具、測試手段、工作環(huán)境等諸多因素，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，難度較大。◆形成綜合制造工藝廣泛采用計算機(jī)控制、適應(yīng)控制、再線檢測與誤差補(bǔ)償技術(shù)，以減小人的因素影響，保證加工質(zhì)量?！襞c自動化技

7、術(shù)聯(lián)系緊密精密與超精密加工設(shè)備造價高，難成系列。常常針對某一特定產(chǎn)品設(shè)計（如加工直徑3m射電天文望遠(yuǎn)鏡的超精密車床，加工尺寸小于1mm微型零件的激光加工設(shè)備）?！襞c高新技術(shù)產(chǎn)品緊密結(jié)合◆加工與檢測一體化精密檢測是精密與超精密加工的必要條件，并常常成為精密與超精密加工的關(guān)鍵。9用于銅、鋁及其合金精密切削（切鐵金屬，由于親合作用，產(chǎn)生“碳化磨損”，影響刀具壽命和加工質(zhì)量）加工各種紅外光學(xué)材料如鍺、硅、ZnS和ZnSe等加工有機(jī)玻璃和各種塑料典型產(chǎn)品：光學(xué)反射鏡、射電望遠(yuǎn)鏡主鏡面、大型投影電視屏幕、照像機(jī)塑料鏡片、樹脂隱形眼鏡鏡片等◆應(yīng)

8、用◆機(jī)理、特點第二節(jié)金剛石超精密加工技術(shù)切削在晶粒內(nèi)進(jìn)行(吃刀量)切削力＞原子結(jié)合力（剪切應(yīng)力達(dá)13000N/mm2）刀尖處溫度極高，應(yīng)力極大，普通刀具難以承受高速切削（與傳統(tǒng)精密切削相反），工件變形小，表層高溫不會波及工件內(nèi)層，可獲得高精度和好表