超精密加工方法超精密加工刀具超精密加工設備超精密加工環(huán)境超

第三章

先進制造工藝技術第一節(jié)

精密與超精密加工技術一、精密與超精密加工技術概述1、精密加工與超精密加工定義

精密加工是指加工精度在0.1～lμm之間，表面粗糙度Ra在0.lμm以下（稱微米加工）

超精密加工的加工精度在0.lμm以下，表

面粗糙度在0.02μm以下（稱為亞微米加工）2、精密加工與超精密加工的特點“蛻化”和“進化”加工原則微量切除（極薄切削）形成綜合制造工藝系統(tǒng)與自動化聯(lián)系十分緊密特種加工方法和復合加工方法的出現(xiàn)加工檢測一體化3、精密與超精密加工的應用與進展超精密加工研究范疇：（關鍵技術）超精密加工方法超精密加工刀具超精密加工設備超精密加工環(huán)境超精密加工精度的在線檢測及計量測試3、精密與超精密加工的應用與進展

美國是研究最早的國家，處于世界領先地位，以民品應用為主要對象英國的克蘭菲爾德精密工程研究所有較高聲譽

日本起步較晚，發(fā)展最快，以發(fā)展國防尖端技術為主要目標。

我國在70年代末期有長足進步，80年代中期出現(xiàn)了具有世界水平的超精密機床和部件二、超精密加工方法1、去除加工（分離加工）從工件上去除一部分材料。超精密切削加工形面示例（圖為各種鏡面切削加工的形面）2、結合加工

利用物理和化學方法，將不同材料結合在一起。按結合的機理、方法、強弱等，分為附著、注入和連接三種。3、變形加工（流動加工）

利用力、熱、分子運動等手段，使工件產生變形，改變其尺寸、形狀和性能。三、超精密加工刀具

刀具要求：能均勻去除不大于工件加工精度，且厚度極薄的金屬層或非金屬層刀具種類：金剛石刀具；超精密磨削砂輪金剛石刀具1、金剛石刀頭的特性：

顏色：有紅色和綠色等多種顏色，其硬度隨顏色而不同；硬度：顯微硬度值比其他物質高許多；熱傳導率：在礦物中最大。金剛石刀具2、金剛石刀頭的制造：成形：采用研磨加工方法；研磨方法：用空氣軸承的研磨機；特殊刀頭的形狀超精密磨削砂輪超精密磨削質量控制方面的首要因素：砂輪磨料：應與工件材料選配適當；磨料粒度：具備形成微刃的粒度；砂輪硬度：硬度中軟。四、超精密加工設備超精密加工機床主要功能部件：主軸及其驅動裝置導軌及進給驅動裝置微量進給裝置典型液體靜壓軸承主軸結構原理圖1—徑向軸承

2—推力軸承

3—真空吸盤雙半球空氣靜壓軸承主軸1—前軸承

2—供氣孔

3—后軸承

4—定位環(huán)壓器6—無刷電動機—多孔石墨5—旋轉變7—外殼

8超精密主軸結構靜壓導軌平面型空氣靜壓導軌1—靜壓空氣

2—移動工作臺

3—底座微量進給裝置一雙T形彈性變形式進給裝置原理圖微量進給裝置二壓電陶瓷式微進給裝置1—刀夾2—機座3—壓電陶瓷4—后墊塊5—電感測頭6—彈性支承五、精密加工環(huán)境

超精密加工必須在超穩(wěn)定的環(huán)境下進行。超穩(wěn)定環(huán)境：恒溫、超凈和防振。六、超精密加工精度的在線檢測及計量測試

對加工誤差進行在線檢測，實時建模與動態(tài)分析預報，再根據預報數(shù)據對誤差源進行補償，從而消除或減少加工誤差。六、超精密加工精度的在線檢測及計量測試大距離的測量儀器：雙頻激光干涉儀

小距離的測量儀器：電容式、電感式測微儀、光纖測微儀

更小測量范圍的測量儀器：掃描隧道顯微鏡、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡激光干涉儀SPA-400多功能掃描探針顯微鏡回