機械制造技術的發(fā)展

1、1本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容： 機械制造技術的發(fā)展趨勢、精密加工與機械制造技術的發(fā)展趨勢、精密加工與超精密加工、非傳統(tǒng)加工方法。超精密加工、非傳統(tǒng)加工方法。23 4 AMTAMT首先由美國于首先由美國于2020世紀世紀8080年代末提出。年代末提出。長期以來，美國政府只對基礎研究、衛(wèi)生健康、長期以來，美國政府只對基礎研究、衛(wèi)生健康、國防技術等給予經(jīng)費支持，而對產(chǎn)業(yè)技術不予支國防技術等給予經(jīng)費支持，而對產(chǎn)業(yè)技術不予支持，主張產(chǎn)業(yè)技術通過市場競爭，由企業(yè)自主發(fā)持，主張產(chǎn)業(yè)技術通過市場競爭，由企業(yè)自主發(fā)展展2020世紀世紀7070年代，一批美國學者不斷鼓吹美國已年代，一批美國學者不斷鼓吹美國已進入進

2、入“后工業(yè)化社會后工業(yè)化社會”，認為制造業(yè)是，認為制造業(yè)是“夕陽工夕陽工業(yè)業(yè)”，主張經(jīng)濟重心由制造業(yè)轉向高科技產(chǎn)業(yè)和，主張經(jīng)濟重心由制造業(yè)轉向高科技產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)第三產(chǎn)業(yè)5結果：導致美國在經(jīng)濟上的競爭力下降，貿(mào)易逆差結果：導致美國在經(jīng)濟上的競爭力下降，貿(mào)易逆差巨增，日本家電、汽車大量涌入并占領了美國市場。巨增，日本家電、汽車大量涌入并占領了美國市場。（2020世紀世紀6060年代美國汽車產(chǎn)量占世界汽車總產(chǎn)量的年代美國汽車產(chǎn)量占世界汽車總產(chǎn)量的2/32/3，而到了，而到了8080年代下降到不足年代下降到不足1/31/3）。）。2020世紀世紀8080年代年代, ,美國政府開始認識到問題的嚴重性。

3、美國政府開始認識到問題的嚴重性。 白宮一份報告稱白宮一份報告稱“美國經(jīng)濟衰退已威脅到國家安全美國經(jīng)濟衰退已威脅到國家安全” MIT MIT 的一份報告寫到的一份報告寫到“經(jīng)濟競爭歸根結底是制造技經(jīng)濟競爭歸根結底是制造技術和制造能力的競爭術和制造能力的競爭”，“一個國家要生活好，必須一個國家要生活好，必須生產(chǎn)好生產(chǎn)好”，表明美國知識界與政府之間取得了共識。，表明美國知識界與政府之間取得了共識。6 19881988年年, ,美國政府投資進行大規(guī)模美國政府投資進行大規(guī)?！?121世紀制造企世紀制造企業(yè)戰(zhàn)略業(yè)戰(zhàn)略”研究研究, ,并于其后不久提出了并于其后不久提出了“先進制造技術先進制造技術”發(fā)展目標，

4、制定并實施了發(fā)展目標，制定并實施了“先進制造技術計劃（先進制造技術計劃（ATPATP）”和和“制造技術中心計劃（制造技術中心計劃（MTCMTC）”19911991年，白宮科學技術政策辦公室發(fā)表年，白宮科學技術政策辦公室發(fā)表“美國國美國國家關鍵技術家關鍵技術”報告，重新確立了制造業(yè)的地位報告，重新確立了制造業(yè)的地位19931993年，克林頓在硅谷發(fā)表題為年，克林頓在硅谷發(fā)表題為“促進美國經(jīng)濟促進美國經(jīng)濟增長的技術增長的技術 增強經(jīng)濟實力的新方向增強經(jīng)濟實力的新方向”的演說，的演說，對制造業(yè)給予了實質(zhì)性強有力的支持。對制造業(yè)給予了實質(zhì)性強有力的支持。7 “制造業(yè)仍是美國的經(jīng)濟基礎，美國曾多年是制制

5、造業(yè)仍是美國的經(jīng)濟基礎，美國曾多年是制造業(yè)的世界領袖，不受挑戰(zhàn)。但近十年我們的實力造業(yè)的世界領袖，不受挑戰(zhàn)。但近十年我們的實力每況愈下每況愈下 美國企業(yè)和政府對制造技術投資不足，與其它美國企業(yè)和政府對制造技術投資不足，與其它外國競爭者相比，美國公司在整個研究開發(fā)計劃中外國競爭者相比，美國公司在整個研究開發(fā)計劃中忽視了與工藝有關的研究開發(fā)忽視了與工藝有關的研究開發(fā)忽視了現(xiàn)有技術和忽視了現(xiàn)有技術和訣竅的傳播訣竅的傳播” 隨著美國在隨著美國在“先進制造技術計劃（先進制造技術計劃（ATP）”和和“制造技術中心計劃（制造技術中心計劃（MTC）”的實施和推行，從的實施和推行，從而取得了明顯的效果。而取得了

6、明顯的效果。8 9 對對AMTAMT而言，至今尚無明確的和一致公認的定義，而言，至今尚無明確的和一致公認的定義，通過對其特征的分析和多年的實踐總結，可以認為：通過對其特征的分析和多年的實踐總結，可以認為： AMTAMT是制造業(yè)不斷吸收信息技術和現(xiàn)代管理技術的是制造業(yè)不斷吸收信息技術和現(xiàn)代管理技術的成果，將其綜合應用于產(chǎn)品設計、加工、檢測、管理成果，將其綜合應用于產(chǎn)品設計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的制造全過程，以實現(xiàn)、銷售、使用、服務乃至回收的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭力的

7、制造技術的總稱。變市場的適應能力和競爭力的制造技術的總稱。10 AMT 是一項綜合性技術是一項綜合性技術 AMTAMT不是一項具體的技術，而是利用系統(tǒng)工程思想和不是一項具體的技術，而是利用系統(tǒng)工程思想和方法將各種相關技術集合成一個整體的，特別強調(diào)計方法將各種相關技術集合成一個整體的，特別強調(diào)計算機技術、信息技術等的綜合應用以及人、技術、管算機技術、信息技術等的綜合應用以及人、技術、管理的有機結合。理的有機結合。11 AMT 是一項動態(tài)技術是一項動態(tài)技術 AMT 沒有一個固定的模式，它要與企業(yè)的具體情沒有一個固定的模式，它要與企業(yè)的具體情況相結合。同時況相結合。同時AMT 也不是一成不變的，而是

8、動態(tài)也不是一成不變的，而是動態(tài)發(fā)展的，它要不斷地吸收和利用各種高新技術成果，發(fā)展的，它要不斷地吸收和利用各種高新技術成果，并將其滲透到制造系統(tǒng)的各個部分和整個過程，使其并將其滲透到制造系統(tǒng)的各個部分和整個過程，使其不斷趨于完善。不斷趨于完善。 AMT 是面向工業(yè)應用的技術是面向工業(yè)應用的技術 AMT 有明顯的需求導向特征，不以追求技術高新有明顯的需求導向特征，不以追求技術高新度為目的，重在實際效果。度為目的，重在實際效果。12 AMTAMT是面向是面向2121世紀的技術世紀的技術 AMTAMT是制造技術發(fā)展的新階段，它保留了傳統(tǒng)制造是制造技術發(fā)展的新階段，它保留了傳統(tǒng)制造技術中有效要素，吸收并

9、充分利用了一切高新技術，技術中有效要素，吸收并充分利用了一切高新技術，使其產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。使其產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。 AMTAMT強調(diào)環(huán)保技術，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。強調(diào)環(huán)保技術，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。 AMT是面向全球競爭的技術是面向全球競爭的技術 通過提高企業(yè)綜合效益和對市場的快速反應能力，通過提高企業(yè)綜合效益和對市場的快速反應能力，達到提高競爭力的目標。達到提高競爭力的目標。13 信息技術對信息技術對AMT發(fā)展起著越來越重要的發(fā)展起著越來越重要的作用作用 信息技術是各種先進制造技術的重要支撐，信息信息技術是各種先進制造技術的重要支撐，信息技術向制造技術的注入與融合，必將促進技術向制造技術的注入

10、與融合，必將促進AMTAMT的不的不斷發(fā)展。斷發(fā)展。 現(xiàn)代設計技術將迅速發(fā)展和不斷完善現(xiàn)代設計技術將迅速發(fā)展和不斷完善 包括包括CADCAD，CAECAE，DFXDFX，健壯設計，優(yōu)化設計，智，健壯設計，優(yōu)化設計，智能設計，反求工程，面向全生命周期的設計等。能設計，反求工程，面向全生命周期的設計等。14 材料成形向精密、低耗、清潔方向發(fā)展材料成形向精密、低耗、清潔方向發(fā)展 材料成形技術將使毛坯從接近零件形狀向直接制材料成形技術將使毛坯從接近零件形狀向直接制成工件精密成形或稱凈成形的方向發(fā)展。據(jù)國際機械成工件精密成形或稱凈成形的方向發(fā)展。據(jù)國際機械加工技術協(xié)會預測，本世紀初，塑性成形與磨削加工加

11、工技術協(xié)會預測，本世紀初，塑性成形與磨削加工相結合，將取代大部分中小零件的切削加工。運用改相結合，將取代大部分中小零件的切削加工。運用改性技術，將獲得各種特殊性能要求的表面（涂）層，性技術，將獲得各種特殊性能要求的表面（涂）層，同時減少能耗并消除污染。同時減少能耗并消除污染。 加工技術向超精密、超高速方向發(fā)展加工技術向超精密、超高速方向發(fā)展15 綠色制造將成為綠色制造將成為21世紀制造業(yè)重要特征世紀制造業(yè)重要特征 包括：包括：（產(chǎn)品在全生命周期符合（產(chǎn)品在全生命周期符合環(huán)保、人類健康、能耗低、資源利用率高的要求）；環(huán)保、人類健康、能耗低、資源利用率高的要求）；（在整個制造過程，對環(huán)境負面影響最

12、（在整個制造過程，對環(huán)境負面影響最小，廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小，資源利用效率最小，廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小，資源利用效率最高）；高）；（例如，汽車等產(chǎn)品（例如，汽車等產(chǎn)品的拆卸和回收技術，以及生態(tài)工廠的循環(huán)式制造技術的拆卸和回收技術，以及生態(tài)工廠的循環(huán)式制造技術等）。等）。虛擬制造將獲得廣泛應用虛擬制造將獲得廣泛應用 用虛擬制造環(huán)境中生成的軟產(chǎn)品原型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬用虛擬制造環(huán)境中生成的軟產(chǎn)品原型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品進行試驗，從而縮短產(chǎn)品的設計與制造周期，降樣品進行試驗，從而縮短產(chǎn)品的設計與制造周期，降低成本，提高系統(tǒng)快速響應市場變化的能力。低成本，提高系統(tǒng)快速響應市場變化的能力。 1617精密加

13、工精密加工：在一定的發(fā)展時期，加工精度和表面：在一定的發(fā)展時期，加工精度和表面質(zhì)量達到較高程度的加工工藝。質(zhì)量達到較高程度的加工工藝。超精密加工超精密加工：在一定的發(fā)展時期，加工精度和表：在一定的發(fā)展時期，加工精度和表面質(zhì)量達到最高程度的加工工藝。面質(zhì)量達到最高程度的加工工藝。18瓦特改進蒸汽機瓦特改進蒸汽機 鏜孔精度鏜孔精度 1mm 20 世紀世紀 40 年代年代 最高精度最高精度 1m 20 世紀世紀 末末 精密加工：精密加工：0.1m，Ra 0.01m（亞微米加工）（亞微米加工） 超精密加工：超精密加工： 0.01m ，Ra 0.001m（納米加（納米加工）工）微細加工微細加工 微小尺寸

14、的精密加工微小尺寸的精密加工 超微細加工超微細加工 微小尺寸的超精密加工微小尺寸的超精密加工19圖7-3 達到的加工精度和年代的關系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離子束加工分子對位加工車床,銑床卡尺加工設備測量儀器精密車床磨床百分尺比較儀坐標鏜床坐標磨床氣動測微儀光學比較儀金剛石車床精密磨床光學磁尺電子比較儀超精密磨床精密研磨機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（m）10010110210-210-110-3190019201940196019802000年份20精密與超精密加工技術是一個國家制造業(yè)水平的重精密與超精密加工技術是一個國家制造業(yè)

15、水平的重要標志。要標志。例：美國哈勃望遠鏡形狀精度例：美國哈勃望遠鏡形狀精度0.01m；超大規(guī)模集；超大規(guī)模集成電路最小線寬成電路最小線寬0.1m，日本金剛石刀具刃口鈍圓半，日本金剛石刀具刃口鈍圓半徑達徑達2nm 精密加工與超精密加工技術是新技術的生長點。精密加工與超精密加工技術是新技術的生長點。精密與超精密加工技術涉及多種基礎學科和多種新興精密與超精密加工技術涉及多種基礎學科和多種新興技術，其發(fā)展無疑會帶動和促進這些相關科學技術的技術，其發(fā)展無疑會帶動和促進這些相關科學技術的發(fā)展。發(fā)展。21精密加工與超精密加工技術是先進制造技術的基礎精密加工與超精密加工技術是先進制造技術的基礎和關鍵。和關鍵

16、。例：美國陀螺儀球圓度提高一個數(shù)量級，使制造精度例：美國陀螺儀球圓度提高一個數(shù)量級，使制造精度達到達到0.1m0.1m，粗糙度，粗糙度Ra0.01mRa0.01m，從而使洲際導彈的，從而使洲際導彈的命中精度從命中精度從500m500m控制在控制在5050150m150m范圍內(nèi)；英國飛機發(fā)范圍內(nèi)；英國飛機發(fā)電機轉子葉片加工誤差從電機轉子葉片加工誤差從60m60m降至降至12m12m，使發(fā)電機，使發(fā)電機壓縮效率從壓縮效率從89%89%提高到提高到94%94%；若能齒形誤差從；若能齒形誤差從3-4m3-4m減減小小1m1m，則單位齒輪箱重量所能傳遞的扭矩可提高一，則單位齒輪箱重量所能傳遞的扭矩可提高

17、一倍倍22?！斑M化進化”加工原則加工原則微量切削機理微量切削機理23 傳統(tǒng)切削與磨削方法存在加工精度極限，超越極限傳統(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。需采用新的方法。特種加工與復合加工方法應用越來越多特種加工與復合加工方法應用越來越多 要達到加工要求，需綜合考慮工件材料、加工方法、要達到加工要求，需綜合考慮工件材料、加工方法、加工設備與工具、測試手段、工作環(huán)境等諸多因素，加工設備與工具、測試手段、工作環(huán)境等諸多因素，是一項復雜的系統(tǒng)工程，難度較大。是一項復雜的系統(tǒng)工程，難度較大。形成綜合制造工藝形成綜合制造工藝 廣泛采用計算機控制、適應控制、再線檢測與誤差廣泛采用計算機

18、控制、適應控制、再線檢測與誤差補償技術，以減小人的因素影響，保證加工質(zhì)量。補償技術，以減小人的因素影響，保證加工質(zhì)量。與自動化技術聯(lián)系緊密與自動化技術聯(lián)系緊密24 精密與超精密加工設備造價高，難成系列。常常精密與超精密加工設備造價高，難成系列。常常針對某一特定產(chǎn)品設計（如加工直徑針對某一特定產(chǎn)品設計（如加工直徑3m3m射電天文望遠射電天文望遠鏡的超精密車床，加工尺寸小于鏡的超精密車床，加工尺寸小于1mm1mm微型零件的激光微型零件的激光加工設備）。加工設備）。與高新技術產(chǎn)品緊密結合與高新技術產(chǎn)品緊密結合 精密檢測是精密與超精密加工的必要條件，并精密檢測是精密與超精密加工的必要條件，并常常成為精

19、密與超精密加工的關鍵。常常成為精密與超精密加工的關鍵。加工與檢測一體化加工與檢測一體化25 波及工件內(nèi)層，可獲得高精度和好表面波及工件內(nèi)層，可獲得高精度和好表面質(zhì)量質(zhì)量機理、特點機理、特點26照像機塑料鏡片、樹脂隱形眼鏡照像機塑料鏡片、樹脂隱形眼鏡鏡片等鏡片等應用應用關鍵技術：加工設備和刀具關鍵技術：加工設備和刀具27加工設備加工設備 車床主軸裝在橫向滑臺（車床主軸裝在橫向滑臺（X X軸）上，刀架裝在縱向軸）上，刀架裝在縱向滑臺（滑臺（Z Z軸）上?？山鉀Q兩滑臺的相互影響問題，而且軸）上?？山鉀Q兩滑臺的相互影響問題，而且縱、橫兩移動軸的垂直度可以通過裝配調(diào)整保證，生縱、橫兩移動軸的垂直度可以通

20、過裝配調(diào)整保證，生產(chǎn)成本較低，已成為當前金剛石車床的主流布局產(chǎn)成本較低，已成為當前金剛石車床的主流布局。 T T形布局形布局28金剛石車床主要性能指標數(shù)控系統(tǒng)分辯率數(shù)控系統(tǒng)分辯率 /m40020050001000050000. 10.010. 2/1000. 10. 11/1502/100徑向1140軸向1020640720最大車削直徑和長度最大車削直徑和長度 /mm最高轉速最高轉速 r/mm最大進給速度最大進給速度mm /min重復精度重復精度(2) / m主軸徑向圓跳動主軸徑向圓跳動 / m滑臺運動的直線度滑臺運動的直線度 / m主軸前靜壓軸承（100mm）的剛度 /（N/m）主軸后靜壓軸

21、承主軸后靜壓軸承（80mm）的剛度的剛度 /（N/m）縱橫滑臺的靜壓支承剛度縱橫滑臺的靜壓支承剛度 /（N/m）表表7-5 金剛石車床主要性能指標金剛石車床主要性能指標主軸軸向圓跳動主軸軸向圓跳動 / m橫滑臺對主軸的垂直度橫滑臺對主軸的垂直度 / m29金剛石刀具金剛石刀具a）4 次對稱軸和（100）晶面L4（100）（110）L2L3（111）b）2 次對稱軸和（110）晶面c）3 次對稱軸和（111）晶面八面體的晶軸和鏡晶面3031砂輪材料：砂輪材料：金剛石，立方氮化硼（金剛石，立方氮化硼（CBN）特點：特點：32砂輪修整：砂輪修整：ELID（Electrolytic In-Proces

22、s Dressing）由由日本東京大學理化研究所發(fā)明的電解在線修銳日本東京大學理化研究所發(fā)明的電解在線修銳法的砂輪修銳效果為最好。法的砂輪修銳效果為最好。33進給 ELID磨削原理電源金剛石砂輪（鐵纖維結合劑）冷卻液冷卻液電刷34接觸輪硬磁盤裝在主軸真空吸盤上 砂帶磨削示意圖V砂帶砂帶輪卷帶輪F-徑向進給f-徑向振動精密與超精密精密與超精密砂帶磨削砂帶磨削35 幾種砂帶磨削形式a）砂帶無心外圓磨削（導輪式） 工件導輪接觸輪 主動輪砂帶工件接觸輪主動輪砂帶b）砂帶定心外圓磨削（接觸輪式）c）砂帶定心外圓磨削（接觸輪式）工件接觸輪主動輪砂帶接觸輪砂帶工件d）砂帶內(nèi)圓磨削（回轉式）工件支承板主動輪砂

23、帶工作臺e）砂帶平面磨削（支承板式）f）砂帶平面磨削（支承輪式）支承輪工件砂帶接觸輪36砂帶磨削砂帶磨削特點特點1）砂帶與工件柔性接觸，磨粒載荷小，且均勻，工砂帶與工件柔性接觸，磨粒載荷小，且均勻，工件受力、熱作用小，加工質(zhì)量好（件受力、熱作用小，加工質(zhì)量好（ R Ra a 值可達值可達 0.02m0.02m）。）。 3 3）強力砂帶磨削，磨削比（切除工件重量與砂輪磨）強力砂帶磨削，磨削比（切除工件重量與砂輪磨耗重量之比）高，有耗重量之比）高，有“高效磨削高效磨削”之稱。之稱。 4 4）制作簡單，價格低廉，使用方便。）制作簡單，價格低廉，使用方便。5 5）可用于內(nèi)外表面及成形表面加工。）可用于

24、內(nèi)外表面及成形表面加工。2 2）靜電植砂，磨粒有方向性，尖端向上，摩擦生熱）靜電植砂，磨粒有方向性，尖端向上，摩擦生熱小，磨屑不易堵塞砂輪，磨削性能好。小，磨屑不易堵塞砂輪，磨削性能好。3738熱流動加工（火焰，高頻，熱射線，激光）熱流動加工（火焰，高頻，熱射線，激光）壓鑄，擠壓，噴射，澆注壓鑄，擠壓，噴射，澆注微離子流動加工微離子流動加工熱表面流動熱表面流動粘滯性流動粘滯性流動摩擦流動摩擦流動變形加變形加工工(流動流動加工加工)化學鍍，氣相鍍（電鍍，電鑄）化學鍍，氣相鍍（電鍍，電鑄）氧化，氮化（陽極氧化）氧化，氮化（陽極氧化）（真空）蒸鍍，晶體增長，分子束外延（真空）蒸鍍，晶體增長，分子束外

25、延燒結，摻雜，滲碳，（侵鍍，熔化鍍）燒結，摻雜，滲碳，（侵鍍，熔化鍍）濺射沉積，離子沉積（離子鍍）濺射沉積，離子沉積（離子鍍）離子濺射注入加工離子濺射注入加工化學化學(電化學電化學)附著附著化學化學(電化學電化學)結合結合熱附著熱附著擴散擴散(熔化熔化)結合結合物理結合物理結合注入注入結合加結合加工工(附著附著加工加工)車削，銑削，鉆削，磨削車削，銑削，鉆削，磨削蝕刻，化學拋光，機械化學拋光蝕刻，化學拋光，機械化學拋光電解加工，電解拋光電解加工，電解拋光電子束加工，激光加工，熱射線加工電子束加工，激光加工，熱射線加工擴散去除加工，熔化去除加工擴散去除加工，熔化去除加工離子束濺射去除加工，等離子

26、體加工離子束濺射去除加工，等離子體加工機械去除機械去除化學分解化學分解電解電解蒸發(fā)蒸發(fā)擴散與熔化擴散與熔化濺射濺射分離加分離加工工(去除去除加工加工)加工方法加工方法加工機理加工機理 微細與超微細加工機理與加工方法微細與超微細加工機理與加工方法39主要采用銑、鉆和車三種形式，可加工平面、內(nèi)腔、主要采用銑、鉆和車三種形式，可加工平面、內(nèi)腔、孔和外圓表面。孔和外圓表面。刀具：多用刀具：多用單晶金剛石車刀、銑刀。單晶金剛石車刀、銑刀。銑刀的回轉半銑刀的回轉半徑（可小到徑（可小到5m）靠刀尖相對于回轉軸線的偏移來得）靠刀尖相對于回轉軸線的偏移來得到。當?shù)毒呋剞D時，刀具的切削刃形成一個圓錐形的到。當?shù)毒?/p>

27、回轉時，刀具的切削刃形成一個圓錐形的切削面。切削面。40微細機械微細機械加工設備加工設備41FANUC ROBO nano Ui 型微型超精密加工機床：型微型超精密加工機床：42BX導軌B軸回轉工作臺空氣渦輪主軸刀具C軸回轉工作臺工件Z導軌空氣油減振器C C圖7-36 FANUC 微型超精密加工機床43 電極線沿著導絲器中的槽以電極線沿著導絲器中的槽以510mm/min的低速的低速滑動，可加工圓柱形的軸。如導絲器通過數(shù)字控制作滑動，可加工圓柱形的軸。如導絲器通過數(shù)字控制作相應的運動，還可加工出各種形狀的桿件。相應的運動，還可加工出各種形狀的桿件。線放電磨削法（線放電磨削法（WEDG） WEDG

28、 可加工的各種截形桿 WEDG工作原理工件金屬絲導絲器44離子束4. 刻蝕（形成溝槽）5. 沉積（形成電路）6. 剝膜（去除光致抗蝕劑）3. 顯影、烘片（形成窗口）窗口2. 曝光（投影或掃描）掩膜電子束圖7-41 電子束光刻大規(guī)模集成電路加工過程光刻加工光刻加工（電子束光刻大規(guī)模集成電路）（電子束光刻大規(guī)模集成電路）1. 涂膠（光致抗蝕劑）氧化膜光致抗蝕劑基片45要求：定位精度 0.1m，重復定位精度 0.01m導軌：硬質(zhì)合金滾動體導軌，或液（氣）靜壓導軌工作臺：粗動 伺服電機 + 滾珠絲杠 微動 壓電晶體電致伸縮機構圖7-42 電致伸縮微動工作臺XY0Py1Py2Px微動工作臺工作臺微動的形

29、成：X運動： Py1 Py2 Px長度變化Y運動： Py1 Py2 Py1長度變化Z轉動： Py1 Py2 加工設備加工設備（電子束光刻大規(guī)模集成電路）（電子束光刻大規(guī)模集成電路）464748q 非傳統(tǒng)加工方法特點：非傳統(tǒng)加工方法特點：4950機械過程機械過程q 非傳統(tǒng)加工方法分類非傳統(tǒng)加工方法分類按加工機理和采用的按加工機理和采用的能源劃分）：能源劃分）：熱學過程熱學過程51電化學過程電化學過程化學過程化學過程復合過程復合過程52工件（陶瓷滾柱）磁性材料磁極振動運動 磁力拋光示意圖NS53q 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢54 EI 收錄文章數(shù)比較70年代80年代90年代20841104232142244

30、424214441321252353316 激光加工 電火花加工 超聲加工 電化學加工圖反映了學術界和工程界對幾種非傳統(tǒng)加工方圖反映了學術界和工程界對幾種非傳統(tǒng)加工方法的關注程度。法的關注程度。55q 工作原理：工作原理：利用工具電極與工件電極之間脈沖性火利用工具電極與工件電極之間脈沖性火花放電，產(chǎn)生瞬時高溫，工件材料被熔化和氣化。同花放電，產(chǎn)生瞬時高溫，工件材料被熔化和氣化。同時，該處絕緣液體也被局部加熱，急速氣化，體積發(fā)時，該處絕緣液體也被局部加熱，急速氣化，體積發(fā)生膨脹，隨之產(chǎn)生很高的壓力。在這種高壓作用下，生膨脹，隨之產(chǎn)生很高的壓力。在這種高壓作用下，已經(jīng)熔化、氣化的材料就從工件的表面

31、迅速被除去。已經(jīng)熔化、氣化的材料就從工件的表面迅速被除去。 4個階段：個階段： 1）介質(zhì)電離、擊穿，形成放電通道；）介質(zhì)電離、擊穿，形成放電通道； 2）火花放電產(chǎn)生熔化、氣化、熱膨脹；）火花放電產(chǎn)生熔化、氣化、熱膨脹； 3）拋出蝕除物；）拋出蝕除物； 4）間隙介質(zhì)消電離（恢復絕緣狀態(tài)）。）間隙介質(zhì)消電離（恢復絕緣狀態(tài)）。 56q 工作要素工作要素57q 電火花加工類型電火花加工類型58 電火花線切割原理圖XY儲絲筒導輪電極絲工件59 電火花線切割加工加工過程顯示60電火花線切割機床61q 電火花加工特點電火花加工特點62q 電火花加工應用電火花加工應用63工作原理：工作原理：工件接陽極，工具（銅或不銹鋼）接陰工件接陽極，工具（銅或不