超精密加工技術(shù)

1、整理課件超精密加工技術(shù) 機(jī)械（二）班 5506120028 徐士豪整理課件精密及超精密加工 - 概念與范疇通常，按加工精度劃分，機(jī)械加工可分為一般加工、精密加工、超精密加工三個階段。目前，精密加工是指加工精度為10.1m，表面粗糙度為Ra0.10.01m的加工技術(shù)，但這個界限是隨著加工技術(shù)的進(jìn)步不斷變化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。超精密加工是現(xiàn)代制造業(yè)的永恒追求其目的是提高產(chǎn)品的性能，質(zhì)量以及可靠性。超精密加工技術(shù)是精加工的重要手段超精密加工技術(shù)已經(jīng)成為全球市場競爭的關(guān)鍵技術(shù)；是衡量一個國家先進(jìn)技術(shù)水平的重要指標(biāo)之一；整理課件超精密切削加工主要有超精密車削、鏡面磨削和研磨等。在超

2、精密車床上用經(jīng)過精細(xì)研磨的單晶金剛石車刀進(jìn)行微量車削,切削厚度僅1微米左右，常用于加工有色金屬材料的球面、非球面和平面的反射鏡等高精度、表面高度光潔的零件。例如加工核聚變裝置用的直徑為800毫米的非球面反射鏡，最高精度可達(dá)0.1微米，表面粗糙度為Rz0.05微米。整理課件超精密特種加工加工精度以納米，甚至最終以原子單位(原子晶格距離為0.10.2納米)為目標(biāo)時，切削加工方法已不能適應(yīng)，需要借助特種加工的方法，即應(yīng)用化學(xué)能、電化學(xué)能、熱能或電能等，使這些能量超越原子間的結(jié)合能，從而去除工件表面的部分原子間的附著、結(jié)合或晶格變形，以達(dá)到超精密加工的目的。屬于這類加工的有機(jī)械化學(xué)拋光、離子濺射和離子

3、注入、電子束曝射、激光束加工、金屬蒸鍍和分子束外延等。這些方法的特點是對表面層物質(zhì)去除或添加的量可以作極細(xì)微的控制。但是要獲得超精密的加工精度，仍有賴于精密的加工設(shè)備和精確的控制系統(tǒng)，并采用超精密掩膜作中介物。例如超大規(guī)模集成電路的制版就是采用電子束對掩膜上的光致抗蝕劑(見光刻)進(jìn)行曝射，使光致抗蝕劑的原子在電子撞擊下直接聚合(或分解)，再用顯影劑把聚合過的或未聚合過的部分溶解掉，制成掩膜。電子束曝射制版需要采用工作臺定位精度高達(dá)0.01微米的超精密加工設(shè)備整理課件超精密加工方法.超精密切削 超精密切削以SPDT技術(shù)開始，該技術(shù)以空氣軸承主軸、氣動滑板、高剛性、高精度工具、反饋控制和環(huán)境溫度控

4、制為支撐，可獲得納米級表面粗糙度。多采用金剛石刀具銑削，廣泛用于銅的平面和非球面光學(xué)元件、有機(jī)玻璃、塑料制品(如照相機(jī)的塑料鏡片、隱形眼鏡鏡片等)、陶瓷及復(fù)合材料的加工等。未來的發(fā)展趨勢是利用鍍膜技術(shù)來改善金剛石刀具在加工硬化鋼材時的磨耗。.超精密磨削 超精密磨削是在一般精密磨削基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種鏡面磨削方法,其關(guān)鍵技術(shù)是金剛石砂輪的修整,使磨粒具有微刃性和等高性。超精密磨削的加工對象主要是脆硬的金屬材料、半導(dǎo)體材料、陶瓷、玻璃等。磨削后,被加工表面留下大量極微細(xì)的磨削痕跡,殘留高度極小,加上微刃的滑擠、摩擦、拋光作用,可獲得高精度和低表面粗糙度的加工表面，當(dāng)前超精密磨削能加工出圓度0.01

5、m、尺寸精度0.1m和表面粗糙度為Ra0.005m的圓柱形零件。整理課件.超精密研磨 超精密研磨包括機(jī)械研磨、化學(xué)機(jī)械研磨、浮動研磨、彈性發(fā)射加工以及磁力研磨等加工方法。超精密研磨的關(guān)鍵條件是幾乎無振動的研磨運動、精密的溫度控制、潔凈的環(huán)境以及細(xì)小而均勻的研磨劑。超精密研磨加工出的球面度達(dá)0.025m,表面粗糙度Ra達(dá)0.003m整理課件精密及超精密加工 - 超精密加工發(fā)展趨勢將向高精度、高效率、大型化、微型化、智能化、工藝整合化、在線加工檢測一體化、綠色化等方向發(fā)展。 a.高精度、高效率。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對精度、效率、質(zhì)量的要求愈來愈高,高精度與高效率成為超精密加工永恒的主題。超精

6、密切削、磨削技術(shù)能有效提高加工效率，CMP、EEM技術(shù)能夠保證加工精度，而半固著磨粒加工方法及電解磁力研磨、磁流變磨料流加工等復(fù)合加工方法由于能兼顧效率與精度的加工方法，成為超精密加工的趨勢整理課件大型化、微型化。 由于航天航空等技術(shù)的發(fā)展，大型光電子器件要求大型超精密加工設(shè)備，如美國研制的加工直徑為2.44m的大型光學(xué)器件超精密加工機(jī)床。同時隨著微型機(jī)械電子、光電信息等領(lǐng)域的發(fā)展，超精密加工技術(shù)向微型化發(fā)展，如微型傳感器，微型驅(qū)動元件和動力裝置、微型航空航天器件等都需要微型超精密加工設(shè)備。 c.智能化。 以智能化設(shè)備降低加工結(jié)果對人工經(jīng)驗的依賴性一直是制造領(lǐng)域追求的目標(biāo)。加工設(shè)備的智能化程度

7、直接關(guān)系到加工的穩(wěn)定性與加工效率，這一點在超精密加工中體現(xiàn)更為明顯。 整理課件工藝整合化。 當(dāng)今企業(yè)間的競爭趨于白熱化，高生產(chǎn)效率越來越成為企業(yè)賴以生存的條件。在這樣的背景下，出現(xiàn)了“以磨代研”甚至“以磨代拋”的呼聲。另一方面，使用一臺設(shè)備完成多種加工(如車削、鉆削、銑削、磨削、光整)的趨勢越來越明顯。 e.在線加工檢測一體化。 由于超精密加工的精度很高，必須發(fā)展在線加工檢測一體化技術(shù)才能保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。同時由于加工設(shè)備本身的精度有時很難滿足要求，采用在線檢測、工況監(jiān)控和誤差補(bǔ)償?shù)姆椒梢蕴岣呔?，保證加工質(zhì)量的要求整理課件.綠色化。 磨料加工是超精密加工的主要手段，磨料本身的制造、

8、磨料在加工中的消耗、加工中造成的能源及材料的消耗、以及加工中大量使用的加工液等對環(huán)境造成了極大的負(fù)擔(dān)。我國是磨料、磨具產(chǎn)量及消耗的第一大國，大幅提高磨削加工的綠色化程度已成為當(dāng)務(wù)之急發(fā)達(dá)國家以及中國的臺灣地區(qū)均對半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家的廢液、廢氣排量及標(biāo)準(zhǔn)實施嚴(yán)格管制整理課件 超精密加工對刀具要求1極高的硬度、和耐用度、彈性模量，以保證刀具有較高的刀具耐用度2刃口能磨的極其鋒利，刃口半徑值極小，能實現(xiàn)超薄的切削厚度。3刀刃應(yīng)無缺陷。因切削時刃形將復(fù)印在加工表面上，不能得到超光滑的鏡面。4與工件材料的抗粘性好、化學(xué)親和性小、摩擦因數(shù)低，能得到極好的加工表面完整性整理課件我國精密和超精密加工發(fā)展策略我國精密和超精密加工經(jīng)過數(shù)十年的努力，日趨成熟。不論是精密機(jī)床、金剛石工具，還是精密加工工