第五節(jié)中國精密與超精密加工技術(shù)發(fā)展

10周密超周密加工技術(shù)的進(jìn)展〔依據(jù)參編的書稿整理〕合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造及其自動化學(xué)科教授莫開旺本文提綱:1周密與超周密加工概述1.1加工日趨周密，毛坯日趨精化1.2何謂周密加工、超周密加工1.3尖端科技促進(jìn)超周密加工的進(jìn)展1.4重視對周密設(shè)備工作環(huán)境與根底技術(shù)的爭論2加工精度的進(jìn)展2.1各時期能到達(dá)的加工精度2.2亞微米尺寸，納米級精度3進(jìn)展周密與超周密加工的條件3．1提高工件材質(zhì)，精化定位基準(zhǔn)3.2微量、超微量去除與準(zhǔn)確對刀3.3銳利耐用的刀具，微刃等高的磨具3.4加工系統(tǒng)高剛度、高抗振3.5精化加工設(shè)備，穩(wěn)定加工過程3.6納米級檢測手段3.7掌握工作環(huán)境3.8提高人的技藝和科技學(xué)問水平4周密與超精親熱削加工的進(jìn)展4.1精親熱削4.2超精親熱削5周密與超周密磨削加工的進(jìn)展5.1周密磨削5.2超周密磨削6其它周密與超周密加工的進(jìn)展6.1超精加工6.2周密與超周密砂帶磨削6.3周密與超周密珩磨6.4周密與超周密研磨6.5周密與超周密拋光6.6周密與超周密游離磨料研拋6.7周密與超周密特種加工7微細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)展7.1微細(xì)加工概述7.2微細(xì)分別加工7.3微細(xì)沉積與結(jié)合加工7.4微細(xì)變形加工7.5微細(xì)噴射加工7.6微孔鉆削加工〔〕周密與超周密加工概述1.1加工日趨周密，毛坯日趨精化需要，它已成為在國際競爭中取勝的關(guān)鍵技術(shù)，是現(xiàn)代機(jī)械制造的前沿技術(shù)和根底技術(shù)。因此，各工業(yè)興旺國家都特別重視提高周密與超周密的加工力量和測試力量。磨削、超精粉末冶金等，并已獲得廣泛應(yīng)用。美國各種周密鍛件約占鍛件總產(chǎn)量的80％。各工業(yè)興旺國家都格外重視精化毛坯。了勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。因此，在不斷提高機(jī)械加工精度的同時，提高毛坯精度也是今后機(jī)械制造的進(jìn)展方向。大家知道，打算機(jī)器零件使用性能的是最終加工的尺寸精度、外形精度、位置精度和外表質(zhì)量只有在周密與超精度加工工藝上有重大突破與提高，中國的機(jī)械制造業(yè)才算是真正到達(dá)國際最先進(jìn)水平。代化的自動機(jī)床或自動線上加工還取決于檢測系統(tǒng)和掌握系統(tǒng)。只有這些因素都處于最正確狀態(tài)，才有可能實現(xiàn)周密與超周密加工。1.2何謂周密加工、超周密加工關(guān)于周密加工與超周密加工的概念曾有種種說法。有人認(rèn)為，但凡用高于被加工零件精度的高精度機(jī)床與工具，加工出比其低一級的周密零件，即所謂仿照式加工，這種加工方式屬于周密加工；但凡用低于然后加工出高精度的更周密零件，即所謂直接制造式加工，或者說，但凡用低于被加工零件精度的低精度機(jī)床與工具，同樣對其實行精化措施，先設(shè)計研制出其精度高于被加工零件精度的超高精度機(jī)床與工具，然后用這種機(jī)床與工具，加工出高精度的更周密零件，即所謂間接制造式加工，這兩種加工方式都屬于超0.01～0.001μm0.1μm0.1μm0.0lμm 12

，就屬于超周密加工。上述種種說法不是缺少定量，就是規(guī)定的量的界限常因科學(xué)技術(shù)和加工14高那一級的精度標(biāo)準(zhǔn)，就稱為超周密加工。這樣的概念和定義既明確又不會因時間的推移而變動。1.3尖端科技促進(jìn)超周密加工的進(jìn)展20世紀(jì)50年月以來，為了進(jìn)展計算機(jī)、宇宙航行、激光技術(shù)、自動掌握系統(tǒng)等尖端科學(xué)技術(shù)，很多興旺國家加速對超周密加工技術(shù)的爭論。到了70年月以后，為了進(jìn)展大規(guī)模集成電路、巨型計算機(jī)、航天70是在尖端科技促進(jìn)下，使中國的周密、超周密加工技術(shù)得到重視爭論，進(jìn)展格外快速，但同興旺國家相比仍有較大差距。提高一個數(shù)量級，使其小于微米。在超周密加工領(lǐng)域使用納米(1nm=10-3μm=10-mm)作為計量單位，開頭1?10-4μm=10-mm19851982辦了超周密加工爭論會，探討超周密加工機(jī)床、超周密加工刀具、超周密加工機(jī)理等問題。超周密加工面臨的主要課題就是開發(fā)超周密加工技術(shù)及超周密加工機(jī)床。機(jī)床所能到達(dá)的熱態(tài)精度是實現(xiàn)超周密加工的關(guān)鍵。為了實現(xiàn)超周密加工，機(jī)床熱變形的穩(wěn)定與補(bǔ)償是極為重要的問題。影響數(shù)控機(jī)床和加工中心機(jī)床高精度化的種種因素中，熱變形是最為重要的。美國、瑞士、日本等國家都對機(jī)床熱變主軸是最為關(guān)鍵的)，高的抗振性，高穩(wěn)定的微量進(jìn)給，高的定位精度，高精度的恒溫掌握裝置等等。物理光柵、計算機(jī)磁盤、激光核聚變裝置中的拋物面反射鏡等，以及制造這些產(chǎn)品所用的工具、儀器和設(shè)周密與超周密的儀器和機(jī)床等都起著格外關(guān)鍵的作用。生產(chǎn)的需要，超周密加工的質(zhì)量必需靠現(xiàn)代化技術(shù)來保證。4重視對周密設(shè)備工作環(huán)境與根底技術(shù)的爭論為了在生產(chǎn)中能更好確保被加工零件的尺寸精度、外形精度和位置精度，國外有不少機(jī)床廠在生產(chǎn)車間里承受周密設(shè)備，例如把周密座標(biāo)鏜床和三坐標(biāo)測量機(jī)等裝備在各生產(chǎn)線上。瑞士各機(jī)床廠的機(jī)械加工車間更是普遍裝備各種周密設(shè)備。國外各機(jī)床廠都重視為周密設(shè)備制造良好的工作環(huán)境。也極為重視，正在努力趕超世界先進(jìn)水平。為此，要求把握高精度根底性加工技術(shù)和測試技術(shù)以及有關(guān)周密與超周密加工理論，要建立高精度機(jī)床的計量基準(zhǔn)，要爭論自動反響測量系統(tǒng)、誤差理論、精度保持性等根底技術(shù)，并力求使計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)在高精度周密機(jī)床上得到廣泛應(yīng)用。加工精度的進(jìn)展1各時期能到達(dá)的加工精度目標(biāo)努力。各個時期所能到達(dá)的最高加工精度(即最小加工誤差)如下：世紀(jì)后期只能到達(dá) 1mm(毫米)；世紀(jì)中葉到達(dá) 0.1mm；世紀(jì)初到達(dá) 0.01mm；20世紀(jì)30年月到達(dá) 0.001mm=1μm(微米)；20世紀(jì)50年月到達(dá) 0.0001mm=0.1μm；20世紀(jì)60年月到達(dá) 0.00001mm=0.01μm；20世紀(jì)80年月到達(dá) 0.000001mm=0.001μm=1nm(納米)；20世紀(jì)90年月以來努力目標(biāo) 0.0000001mm=0.0001μm=0.1nm=1?(埃)。從歷史上看，加工精度的每一次提高，都是由于當(dāng)時承受了的加工手段和測量掌握手段。例如18世紀(jì)后期制造了鏜床(低精度的)才使加工精度到達(dá)1毫米級；到了19世紀(jì)中葉承受了絲杠車床、銑床、六角0.120；30150年月承受了超精加工、研磨、電動比較儀以及其它周密量具等，才到達(dá)0.160、聚晶人造金剛石刀具、聚晶立方氮化硼刀具、超精親熱削、超周密磨削，并承受了激光干預(yù)儀等，才到達(dá)(?)級加工精度。由此可知，加工精度每提高一個數(shù)量級都要經(jīng)過困難的努力才能到達(dá)。1nm0.1nm=1?那是很不簡潔的事，特種超周密加工手段和超周密測量掌握手段都還有待創(chuàng)和進(jìn)一步把握。測量結(jié)果并用數(shù)字顯示，能與電子計算機(jī)聯(lián)接進(jìn)展數(shù)據(jù)處理。進(jìn)而又進(jìn)展了用電子計算機(jī)掌握的三坐標(biāo)測量機(jī)，由數(shù)臺單功能測量機(jī)組成的綜合檢驗自動線，還消滅了數(shù)控測量中心。2亞微米尺寸，納米級精度過去有亞毫米(<1mm0.01μm1μm)的加工尺寸，其加工精度達(dá)0.001μm=1nm手段。超精微加工工藝也可稱為“納米加工工藝”(毫微米加工工藝)，其目標(biāo)是要到達(dá)納米精度，其加工單位是以原子、分子計，切屑厚度只有數(shù)埃(?)(1?0.0001μm0.1nm)。傳統(tǒng)超周密加工的精度一般只0.1～0.05μm0.01μm，離納米級目標(biāo)還差一個數(shù)量級。由于最小的切除厚度薄到這種程度，已不能承受傳統(tǒng)的超周密加工方法，而必需承受能實現(xiàn)以分子、原子為加工單位的特種超周密加工方法，例如電子束加工、離子束濺射去除加工、離子束濺射鍍膜加工、離子束濺射注入加工以及非接觸研磨、材料綜合去除加工等等。進(jìn)展周密與超周密加工的條件1提高工件材質(zhì)，精化定位基準(zhǔn)工件材質(zhì)不好是不能實現(xiàn)周密與超周密加工的。對周密零件尺寸穩(wěn)定性的要求很高，一般一年內(nèi)尺寸m／l00mm。因此，在設(shè)計周密零件時，肯定要選用成份均勻、彈塑性形變小、有利于降低外表粗糙度、有利于保持尺寸穩(wěn)定性的材料。在加工過程中，不僅工序挨次要安排合理，而且要格外留意消退和減小經(jīng)過機(jī)械加工和熱處理后可能產(chǎn)生的變形。在周密加工之前，要適當(dāng)多安排幾次人工時效處理和冷處理，其目的要使工件材料的金相組織趨于穩(wěn)定、使工件內(nèi)部的剩余應(yīng)力減到最小，這樣才能使加工后的零件尺寸、外形、位置等精度都保持高度穩(wěn)定。中加鉻是為了增加鋼的淬透性，提高淬火后材料的穩(wěn)定性；加鉬是為了防止材料在調(diào)質(zhì)、高溫回火中消滅發(fā)脆現(xiàn)象；加釩是為了阻擋高溫奧氏體晶粒長大，保持組織細(xì)化，提高材料硬度。周密與超周密加工的必要條件。例如軸類工件或以心軸為定位元件的套類工件，在進(jìn)展周密、超周密車削或磨削時，其定位基準(zhǔn)都是頂尖孔。很明顯，頂尖孔的外表質(zhì)量、形位精度、頂尖孔與頂尖的接觸質(zhì)量、耐磨性等，都對加工精度影響極大。分加工階段，粗精分開，需要經(jīng)過很多道由粗到精的加工工序，逐步減小各工序加工余量，逐步減小工件內(nèi)剩余應(yīng)力，這樣才能逐步精化成所要求的高精度零件。3.2微量、超微量去除與準(zhǔn)確對刀為了能獲得高精度的零件，在周密加工時，從工件表層最終去除的深度應(yīng)不超過1～0.1μm；在超周密0.1～0.01μm。為了能適應(yīng)微量、超微量去除的需要，機(jī)床上應(yīng)有相應(yīng)的微量、超微量進(jìn)給裝置。1μm周密加工的進(jìn)展，微進(jìn)給技術(shù)也在不斷進(jìn)展，能實現(xiàn)微進(jìn)給的方法已有多種多樣，仍在不斷創(chuàng)中。夾體上加力將產(chǎn)生彈性變形，使刀尖向工件作微量切入。又如在外圓磨床上利用床身彈性變形，使工件與砂輪略為靠近以實現(xiàn)微量進(jìn)給。的機(jī)床主軸上，由于主軸后端被止推軸承頂住，當(dāng)主軸受熱伸長時，夾住工件作微量進(jìn)給，向前送進(jìn)到等于切片厚度后，切刀開頭工作，切下很薄的一個試片。掌握加熱時間即可轉(zhuǎn)變微量進(jìn)給的大小。計的可達(dá)納米級的微量進(jìn)給刀架。隨四周磁場強(qiáng)度的變化而變化。通過前后兩個夾頭的依次放松或夾緊并協(xié)作鐵磁材料的磁致伸縮，以實現(xiàn)連續(xù)微量進(jìn)給。0.5μm0.25μm。件材料的可加工性、刀具材料的全相組織及其晶體構(gòu)造、刀具的幾何外形與刃磨、磨料磨具特性、微量去除時工件表層可能產(chǎn)生的破壞形式等等。機(jī)床上有了相應(yīng)的微量、超微量進(jìn)給裝置，就能使刀具(或砂輪)或工件實現(xiàn)準(zhǔn)確微量、超微量位移，也就能實現(xiàn)微量、超微量去除工件表層金屬，但在不能對尺寸精度進(jìn)展在線檢測的狀況下，假設(shè)不解決精位置，則就無法準(zhǔn)確掌握應(yīng)當(dāng)去除的表層深度，也就達(dá)不到所要掌握的加工精度。為此，最簡便方法是憑操作者閱歷推斷進(jìn)展對刀：在工件的被磨外表上，涂上一層薄薄的紅油(或紅粉或硫酸銅溶液)，然后砂輪漸漸趨近工件，當(dāng)砂輪剛剛擦掉被磨外表上的紅油時，就停頓進(jìn)給，以此作為“對刀零點液的聲音，當(dāng)砂輪未接觸到工件時，冷卻液沖擊聲音很大，當(dāng)砂輪接觸到工件時，聲音會突然變小；還可在工件外表上沖點冷卻液，當(dāng)砂輪接近而未接觸到工件時，工件外表上的水紋顯得很細(xì)，假設(shè)覺察工件外表上沒有水紋了，就說明砂輪已接觸到工件。除憑閱歷外，可通過測量磨削力或磨削功率進(jìn)展“對刀輪接觸工件的瞬間，將產(chǎn)生切向磨削分力，致使砂輪電機(jī)消耗功率變化，假設(shè)測量砂輪旋轉(zhuǎn)所耗功率的儀表上指針搖擺，則說明砂輪已接觸到工件；假設(shè)砂輪主軸承受靜壓軸承，可通過測量兩軸承相對油腔的壓力差來確定砂輪是否接觸到工件，假設(shè)兩對稱油腔壓力相等，則表示砂輪空轉(zhuǎn)，儀表指針指“零壓力不等，則表示砂輪已接觸到工件。在周密車削時，可通過“電眼”進(jìn)展對刀，在電眼的電子線路上，一個極接刀具(它要與機(jī)床絕緣)，另一個極接工件。對刀時，先開動車床使工件旋轉(zhuǎn)，然后漸漸進(jìn)刀，當(dāng)指示管陰極飛來的高速電子打在熒光屏上，發(fā)出綠色熒光好，假設(shè)電眼熒光屏不閃跳，則表示刀具未接觸到工件，刀未對好。3.3銳利耐用的刀具，微刃等高的磨具當(dāng)機(jī)床具備了微量、超微量進(jìn)給以后，能否切下所要求的很薄的切屑厚度，這將取決于刀具的切削性能。而它又取決于刀刃的銳利程度，刀刃圓角半徑越小則表示刀刃越銳利。刀刃的最小圓角半徑就打算了其可能到達(dá)的最小切深。承受一般刀具都無法實現(xiàn)微量去除，由于碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬1μm。實地球上的任何物質(zhì)都硬)、彈性模教格外大、摩擦系數(shù)格外小、熱傳導(dǎo)系數(shù)很高(比硬質(zhì)合金高一倍以面)、刃口格外銳利(刃口圓角半徑可小到0.005～0.01μm，切薄力量強(qiáng))、不易磨損壽命特長等。但自然金剛石性脆，質(zhì)地不純(可能有雜質(zhì)、隱裂)，耐熱性差，切削溫度不應(yīng)超過700℃(溫度高易碳化)，不適于切削黑色金屬(易產(chǎn)生親和作用)。用磨具磨削是周密與超周密加工的重要方法之一，很多周密加工所用的切削刀具也是承受磨具進(jìn)展刃磨的。隨著磨粒尺寸減小(磨粒號數(shù)增大)，磨粒頂角減小，磨粒頂部刃口圓弧半徑也減小。由此說明，通過轉(zhuǎn)變磨粒粒度，即可轉(zhuǎn)變磨具的磨削性能。金剛石磨粒的銳角數(shù)量比一般磨粒多，金剛石磨粒頂角和磨粒頂部刃口圓弧半徑都比一般磨粒小，加上金剛石磨粒的其他優(yōu)異性能，所以金剛石磨粒成為超周密磨削微刃銳利，外形保持性好，半鈍化期較長，不簡潔脫粒，不會大塊碎裂，在鏡面磨削時要求砂輪還要具有較好的彈性。3.4加工系統(tǒng)高剛度、高抗振工藝系統(tǒng)靜剛度不能正確反映加工過程中的工藝系統(tǒng)剛度，而動剛度則可描述工藝系統(tǒng)在動態(tài)激振力外表波度和外表粗糙度。由此可見，工藝系統(tǒng)的靜剛度和動剛度都要提高，使系統(tǒng)受力后產(chǎn)生的彈性變形和振幅盡量減小。加工過程中有了振動就使整個工藝系統(tǒng)處于不穩(wěn)定的條件下工作。工藝系統(tǒng)消滅振動將帶來很多有害后果，它將影響工件外表粗糙度和外表波度、降低刀具壽命、加速砂輪磨損、加速機(jī)床零件磨損、限制加工生產(chǎn)率的提高、引起猛烈噪聲等。在周密加工與超周密加工過程中那怕消滅極其微小的振動，也會使被加工的周密零件無法到達(dá)預(yù)定的質(zhì)量要求。因此，有效地消退各種振動干擾，已成為周密與超周密加工的必要條件。應(yīng)留意實行減振和防振措施，如提高工藝系統(tǒng)的抗振性、盡可能減小系統(tǒng)內(nèi)全部的間隙、選用挖防振溝等等。相對位置，這樣才有可能進(jìn)展超周密加工。假設(shè)在刀具與工件的振動系統(tǒng)上，能受到高頻率而且又有規(guī)律的正弦波形的切削力的作用，則該振動系統(tǒng)有可能趨于穩(wěn)定狀態(tài)，使刀具與工件的相對位置有可能處于不動狀態(tài)，這樣就能提高加工精度和加工外表質(zhì)量，也才有可能實現(xiàn)超周密加工。5精化加工設(shè)備，穩(wěn)定加工過程提高機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度大的。主軸軸承常承受液壓的或空氣的靜壓軸承。國外多數(shù)承受空氣靜壓軸承，其主軸回轉(zhuǎn)精度可達(dá)0.05～0.025μm。提高機(jī)床工作臺或溜板低速運(yùn)動的穩(wěn)定性10～20mm／min行”的。產(chǎn)生“爬行”的根本緣由是滑移面的摩擦系數(shù)具有“下降特性度的加大而減小，動摩擦系數(shù)小于靜摩擦系數(shù)，滑移時的摩擦力小于靜止時的摩擦力。提高微量進(jìn)給穩(wěn)定性的具體途徑是：①提高滑移面的加工精度和降低外表粗糙度；③提高微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)的剛度，能提高其抗“爬行”性能；承受滾動導(dǎo)軌、滾動絲杠螺母等，變滑動摩擦為滾動摩擦。它們均使其無下降特性；⑤選用摩擦系數(shù)小又沒有下降特性的摩擦副材料，以改善滑移面之間的摩擦特性；然后再快速引進(jìn)刀具或砂輪到肯定位置后，接著微量、超微量進(jìn)給，由于中間不停頓，使進(jìn)給機(jī)構(gòu)滑移面間不產(chǎn)生靜摩擦。有閱歷操作工人常用手輕小扣擊進(jìn)給手輪，用振動來消退靜摩擦。提高加工過程中掌握系統(tǒng)的穩(wěn)定性牢靠地抗電磁干擾，以防掌握系統(tǒng)發(fā)出錯誤信號，破壞正常加工程序或使機(jī)械定位不準(zhǔn)。為此，在電氣設(shè)計和環(huán)境掌握等方面應(yīng)留意解決抗電磁干擾問題。3.6納米級檢測手段段，就無法證明，所進(jìn)展的周密與超周密加工，是否已到達(dá)規(guī)定的加工精度？因此，應(yīng)具備高精度的激光干預(yù)儀、電磁比較儀、外表輪廓儀、圓度儀等?？傊?，要想進(jìn)展納米加工，必需具備納米測量。而且要求測量精度比加工精度要高一個數(shù)量級。0.1～100nm=0.0001～0.1μm0.01μm0.001μm0.1nmxm及測量系統(tǒng)固然都必需放在恒溫室里。3.7掌握工作環(huán)境對周密與超周密加工的工作環(huán)境應(yīng)提出恒溫、凈化、防振等要求。由于加工過程會產(chǎn)生切削熱或磨削熱、機(jī)床各運(yùn)動副會產(chǎn)生摩擦熱、機(jī)床動力源和其他派生熱源所發(fā)出的熱、來自四周環(huán)境的輻射熱和對流熱，從而使加工系統(tǒng)某些局部產(chǎn)生熱變形，直接影響工件的尺寸精度、外形精度和位置精度。工藝系統(tǒng)熱變形問題對周密加工、超周密加工、以及大件加工、薄壁件加工尤40～70％。因而周密與超周密的1100mm1～1.6μm的長度誤差；在一樣條件下，假設(shè)加工鋁合金，則其熱變形將增大一倍。恒溫室可掌握到20±0.05℃至20±0.01℃。超周密加工對恒溫室要提出高要求。為了要保證得到0.1～0.1℃～0.01℃?？梢?，溫控的水平就打算了超周密加工的0～25mm0.00025μm0.002(Baush＆Lomb)公司光柵試驗室20±0.0056℃。美國勞倫司-利物摩爾(LaurenceLivermore)試驗室(簡稱LLL)研制的超周密車床可將其局部小環(huán)境溫度掌握在±0.0025℃。在機(jī)床四周小環(huán)境承受恒溫液噴淋的方法，效果較好，費(fèi)用較低。一般要求的恒溫室的恒溫基數(shù)，中國試行按季節(jié)作適當(dāng)變動，如春秋季取20℃，夏季取23℃，冬季取17℃，這樣效果也很好，又可降低掌握恒溫所需的費(fèi)用；一般恒溫室的恒溫精度可取±1℃。換裝置、熱管技術(shù)、工件放在液體中加工、改用低速加工等措施。恒溫室不僅要掌握溫度，隨著周密與超周密加工工藝的進(jìn)展，對工作環(huán)境提出一些特別的要求，例如半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)，要求在極清潔的超凈室里進(jìn)展。塵埃對半導(dǎo)體器件生產(chǎn)的危害性極為嚴(yán)峻，直徑小于0.2μm100.3μm0.1μm、0.01μm)的塵埃量化一般都同時對氣壓、溫度、濕度和有害氣體濃度等進(jìn)展綜合掌握。量中還要留意考慮被測工件與量儀的溫度差、兩者的熱變形、量儀的構(gòu)造和精度等因素。8提高人的技藝和科技學(xué)問水平有其重要作用。因此，仍應(yīng)留意培育這方面特地人才，提高人的技藝。在周密與超周密加工技術(shù)中有很多現(xiàn)象的本質(zhì)和機(jī)理還缺乏理論上的分析，還只能靠一些老工人長期積存的閱歷和技巧來把握。如球面滑動軸承的加工、周密絲杠的配研、高精度周密機(jī)床的裝配等等，都需要依靠人的技藝。在日本能夠研磨高精度周密塊規(guī)的老藝匠，據(jù)說只有幾十人。在美國能夠制作刀刃鈍圓半徑微小的金剛石刻線刀的，據(jù)說只有極少數(shù)幾位老藝匠。國外對于這類手工藝匠格外珍視，日本人稱這在現(xiàn)代化技術(shù)根底之上，必需依靠學(xué)問、依靠科學(xué)，必需提高工人科技學(xué)問水平。周密與超精親熱削加工的進(jìn)展1精親熱削精親熱削加工是承受適當(dāng)?shù)那邢魉俣?、很小的切削深度和進(jìn)給量(很小的切屑截面積)，從上道工序留糙度(Ra

m，～10

)的要求。精親熱削有多種加工方式，如：11周密車削 使用車刀在高切速、小切深、小進(jìn)給的狀況下進(jìn)展車外圓；周密鏜削使用鏜刀在高切速、小切深、小進(jìn)給，或者使用浮動鏜刀塊，在低切速、小切深、小進(jìn)給的兩種狀況下進(jìn)展鏜孔，前者稱為高速精鏜，后者稱為浮動鏜；周密鉸削 在低切速、小切深、小進(jìn)給的狀況下進(jìn)展鉸孔；周密拉削 在低切速及每齒切深很小的狀況下拉內(nèi)外外表；周密銑削 銑刀，在銑刀高速、工件低速(小的圓周進(jìn)給)和小切深的狀況下，精銑圓柱體或圓錐體的外圓面；周密刨削 刨刀，在低切速、小切深、大進(jìn)給的狀況下精刨平面。下面只爭論上述中有典型意義的加工方法：高速精鏜、周密車削。工方法，后來不僅用于鏜孔，也用于車外圓，即高速精車。金剛石刀的優(yōu)點是硬度和耐磨性特高，比硬質(zhì)合金硬度高650幾星期連續(xù)工作而不用調(diào)整和更換，它與有色金屬間的親和力微小，摩擦系數(shù)小，切屑易流淌，不產(chǎn)生積屑瘤。但是金剛石稀貴，加工黑色金屬時簡潔崩刃，耐熱性差而且制造困難，使用不便等，影響了它的廣泛應(yīng)用，只是在超精親熱削加工時才不得不使用金剛石刀，而在精親熱削中一般都承受經(jīng)過光磨過的硬質(zhì)合金刀具，其加工的外表質(zhì)量，并不亞于用金剛石刀加工的外表質(zhì)量。高速精鏜最初僅用于加工有色金屬，后來也廣泛用于加工黑色金屬。由于金剛石太貴，所以后來加工生產(chǎn)的進(jìn)展，這種非自然的金剛石刀具又愈來愈多地直接用于生產(chǎn)線上。高速精鏜由于切削速度很高，而切屑截面積很小，這樣切削力就小，發(fā)熱變形也小，既能保證良好的加工質(zhì)量，又能保證較高的生產(chǎn)率。高速精鏜的加工精度一般可達(dá)IT6～I(xiàn)T7R=0.8～0.1μm

7

a)，而且外表變形層也很小(<0.02mm)。高速精鏜孔的生產(chǎn)率比磨孔高10得多，它是有色金屬的主要精加工方法，現(xiàn)在也已廣泛用來加工鋼和鑄鐵，它可以加工各種構(gòu)造零件上的0．1mm大量生產(chǎn)中孔的主要精加工方法之一。時間。為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，還可在鏜刀桿上同時裝上倒棱刀，使鏜孔與倒角同時進(jìn)展。、YT30、YTl5、YG3X等)車刀來代替金剛石車刀，在很高的切削速度、很小的切削深度、很小的進(jìn)給量下進(jìn)0.1μm)和很低的表(Ra

=0.2～0.05μm～)。9 11(20.01mm／轉(zhuǎn))；0.005mm，機(jī)床上重要連接局部應(yīng)無間隙；在高轉(zhuǎn)速時機(jī)床應(yīng)無振動，工作時各部件不變形，從電機(jī)到主軸通常用皮帶傳動；(6)應(yīng)高度自動化，包括自動停車、換向、快速引進(jìn)刀具、快速回程等；(7)應(yīng)裝有能準(zhǔn)確安裝和調(diào)整刀具與工件位置的工夾具。向的變形誤差幾乎趨近于零。由于切削深度很小(<0.15mm)，而刀刃又不行能是確定的尖，總有肯定的圓角，這時如切削速度很小，切深可允許小于刀刃圓角半徑。所以，周密車削必需高速。周密車削時進(jìn)給量雖小，但轉(zhuǎn)速很高，所以其生產(chǎn)率仍比外圓縱磨的生產(chǎn)率還要高。2超精親熱削0.1～0.01μmR=0.025μmRz=0.1μm(外表光滑度～)的切a 12 13削方法，稱為超精親熱削。0.1μm之所以能切除這樣薄的金屬層，是由于它的刃口圓角半徑可小到0.005μm(理論上可小到0.001μm=1nm=10?)，即使在放大5000.1～0.01μm，如同鏡面。所以承受金剛石車刀超精車削0.1μmR0.01μmz或用凈化的壓縮空氣噴射經(jīng)過霧化的潤滑劑，使金剛石刀具冷卻潤滑，并去除切屑。500磨、拋光等加工方法得到鏡面，后來這種技術(shù)才傳到日本等國家。中國開發(fā)金剛石鏡面車削技術(shù)，只是到2070世界上能制造超周密金剛石切削機(jī)床的國家為數(shù)不多。美國最早研制成功，并得到美國政府和軍方的2060前蘇聯(lián)、法國、荷蘭等國不久也都研制成功。各國對金剛石鏡面車削技術(shù)，彼此之間都格外保密，特別是然單晶金剛石車刀刃磨技術(shù)更是確定保密。1978機(jī)床廠、航天部6251984成功超周密車床，不久又研制成功超周密銑床，車削、銑削后均能到達(dá)鏡面。z

0.01～0.001μm)14的過渡階段。在鏡面切削加工的根底上，國外承受計算機(jī)進(jìn)展掌握，可以隨時對加工誤差進(jìn)展補(bǔ)償，因而才有可能實現(xiàn)超精微加工。實現(xiàn)鏡面切削的根本條件是：要有高精度鏡面機(jī)床；要承受自然單晶金剛石刀機(jī)床動力裝置四周一道溝。正在進(jìn)展鏡面切削或超精微切削加工時，人們經(jīng)過該機(jī)床旁邊只能輕步，不許跑跳。微小的外表剩余應(yīng)力和微裂；極好抗腐蝕性能等。日本津和秀夫教授對鏡面是這樣認(rèn)為，假設(shè)外表粗糙度高度大于外表波浪的波長入，則反射光變成散亂光，這就不是鏡面。在光學(xué)中，假設(shè)外表粗糙度高度不超過λ/80.05～0.08μm外表是完全的鏡面。自然單晶金剛石晶體構(gòu)造具有各向異性的特點，即不同晶面具有不同的硬度，即使同一晶面上，不同方向其硬度也不同。要表示某晶面，是把三個晶面系數(shù)括在圓括弧里，而所謂晶面系數(shù)就是晶面在各坐標(biāo)軸上的截距的倒數(shù)再化為整數(shù)。依據(jù)自然金剛石硬度各向異性，其規(guī)律是 (111)晶面硬度>(110)晶面硬度>(100)晶面硬度。所以，要想使金剛石刀具高壽命、易制造，則在設(shè)計時應(yīng)選擇硬度最高或較高的晶面作為受力外表，在制造和刃磨時應(yīng)選擇硬度最低或較低的易磨方向作為磨削方向。假設(shè)被測晶面偏離三個主晶面(100)(110)(111)很小一個角度其硬度規(guī)律會產(chǎn)生很大變化可能會使易磨方向變犯難磨方向，這點值得引起留意。20世紀(jì)80年月以來，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)周密機(jī)械系對有色金屬的超精親熱削和自然單晶金剛石刀具的刃磨問題作了大量試驗爭論工作，并已取得很好成果。周密與超周密磨削加工的進(jìn)展1周密磨削加工精度達(dá)1～O.1μm，外表粗糙度Ra

=0.1～O.05μm(外表光滑度 )的磨削方法，稱為周密107=7

～9)的根底上，主要依靠砂輪的精細(xì)修整，使砂輪外表具有高度很小，并獲得很高的加工精度。中軟、組織均勻、細(xì)粒度的砂輪，也可選用粗粒度經(jīng)過細(xì)修整的砂輪。磨床應(yīng)具有高的主軸回轉(zhuǎn)精度、高的導(dǎo)軌直線度、高精度的橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)、工作臺低速移動不爬行、磨床不振動等。在周密磨削領(lǐng)域，影響磨削質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一是砂輪振動。為抑制砂輪振動，必需解決砂輪平衡問題。砂輪可以通過人工平衡、半自動平衡、在線自動平衡。砂輪在線自動平衡是指砂輪在工作狀態(tài)下，自2080自動平衡系統(tǒng)，它是由微型計算機(jī)保證砂輪處于很高的平衡精度。日本也生產(chǎn)了全自動砂輪平衡系統(tǒng)，它把液體注入式砂輪平衡裝置與微機(jī)掌握的高精度砂輪平衡裝置有機(jī)地結(jié)合，以實現(xiàn)砂輪在線自動平衡。除此，國外還開發(fā)出光電式砂輪動平衡裝置及激光式砂輪動平衡裝置等。我國山東工業(yè)大學(xué)、吉林工學(xué)院等單位研制成功了幾種砂輪自動平衡系統(tǒng)，均可在磨床上實現(xiàn)砂輪在線自動平衡。2超周密磨削～12加工精度達(dá)0.1～0.01μm，外表粗糙度Ra=O.025μm至Rz=O.1μm(外表光滑度達(dá) ～12

13)的磨削方法，稱為超周密磨削。假設(shè)外表粗糙度能到達(dá)Rz≤0.05μm(外表光滑度達(dá)

工作外表具有很好的微刃性和微刃等高性，這樣磨?？扇コ龢O薄的切屑，在微刃的切削作用與摩擦拋光作用下，再經(jīng)過適當(dāng)次數(shù)的無火花光磨后，使被磨外表的磨痕極微細(xì)，殘留高度微小，并獲得更高的加工精度。面都與超精親熱削機(jī)床一樣。超周密磨床須具有高剛度、高精度、良好的抗振特性、周密的運(yùn)動特性、良動測量與監(jiān)控系統(tǒng)、良好的磨屑處理系統(tǒng)、良好的磨削液過濾與供給系統(tǒng)等等。對于尺寸精度穩(wěn)定性要求極高的周密零件，在最終超周密磨削工序之前，要進(jìn)展“正負(fù)溫穩(wěn)定時效140±5℃時，保溫4-55±5℃時，保溫5140±5℃時，要保溫24對于外形簡單或簡潔變形的周密零件，除在加工過程中屢次人工時效處理外，最好還要進(jìn)展長達(dá)一年的自然時效處理，最少要經(jīng)過一夏一冬的凹凸溫變化，這樣可以大大提高零件尺寸的穩(wěn)定性。下面來回憶一下國內(nèi)外有關(guān)超周密磨削和鏡面磨削的進(jìn)展過程。Studer2050600～800Rz=O.05μm。在鏡面磨削之前，要經(jīng)過粗磨、半精磨、精磨、超精磨等工序，同時也要相應(yīng)屢次更換砂輪，砂輪費(fèi)用高，生產(chǎn)率低。此后不久，聯(lián)邦德國、英國、美國等也開展了試驗爭論工作。日本在瑞士鏡面磨削的根底上，于60年月初改用微晶體磨料的粗粒度砂輪進(jìn)展但這種磨料昂貴，所以也難以推廣應(yīng)用。后來日本又進(jìn)一步爭論承受白剛玉、粗粒度、陶瓷結(jié)合劑、精細(xì)這種砂輪費(fèi)用低，修整便利，便于推廣。中國對超周密磨削和鏡面磨削也極為重視。上海機(jī)床廠于1959年在一臺經(jīng)改裝過的一般外圓磨床上，承受精細(xì)修整的砂輪，成功地磨出鏡面來。當(dāng)時中國有很多工廠都針對某種周密零件開展了超周密磨削與鏡面磨削試驗，進(jìn)入60鏡面磨削工藝水平到達(dá)當(dāng)時的世界先進(jìn)水平。和鏡面磨削。這種砂輪由于磨粒刃口銳利、硬度高、耐磨、耐熱、磨削溫度低、磨削外表質(zhì)量好、生產(chǎn)率高等優(yōu)點而日益得到廣泛應(yīng)用。其它周密與超周密加工的進(jìn)展1超精加工度的磨條(油石)，以很小的壓力(0.5～2Kg/cm2)作用于工件上，工件作低速旋轉(zhuǎn)，磨條作軸向往復(fù)的低頻外圓外表進(jìn)展光整加工。由于超精加工過程有三種運(yùn)動，使磨條相對于工件外表，構(gòu)成簡單的運(yùn)動軌跡，在工件外表上留下成穿插網(wǎng)狀的痕跡，磨痕格外淺，這樣的外表在工作時有利于油膜的形成，潤滑好，耐磨性好。超精加工主要用于加工軸類零件的外圓外表，但對于平面、球面和錐面等加工同樣適用。超精加工后Ra=0.05μmRz=O.05μm11～14)，大大增加了協(xié)作外表的實際接觸面積(車102080％)，但超精加工不能提高工件的外形精度和位置精度。超精加工余量為0.005～0.02mm。超精加工后的外表不會燒傷，變質(zhì)層很淺，可得到很高的外表質(zhì)量。磨條自礪性好，超精加工效率高。30～60％，磨條長度最好和工件被磨外表長度全都。超精加工過程中，冷卻潤滑液的作用在于，一方面是去除切屑和脫落的磨粒，另方面是在被加工外表9010％錠子油的混合劑。立后，很多機(jī)械制造廠都承受了超精加工作為光整加工的一種方法。中國超精加工機(jī)床能滿足需要，已廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、軸承等的有關(guān)零件的超精加工。6.2周密與超周密砂帶磨削12251275波羅(MarcoPolo)訪問中國時，將砂帶技術(shù)傳到歐洲。砂帶磨削技術(shù)在中國雖然應(yīng)用最早，但進(jìn)展卻很緩205035221196350～60％；1：180砂帶和砂帶磨床的產(chǎn)量以及砂帶磨削技術(shù)都得到快速進(jìn)展，但與工業(yè)興旺國家相比還有很大差距。砂帶磨削已經(jīng)不是原來只用于拋光的傳統(tǒng)概念，而是進(jìn)展成為磨削加工技術(shù)中的一種重要加工工藝。砂帶磨削既是一種高精度磨削法(與同類周密砂輪磨床所能到達(dá)的精度相當(dāng))，又是一種高效率磨削法(金屬礪”問題，磨鈍后就更換帶；砂帶使用安全便利，換帶簡潔，無需平衡，也無需修整；砂帶磨床簡潔易造，易自動化，對振動不敏感；砂帶比砂輪簡潔長期保持穩(wěn)定的磨削速度，所以砂帶磨削很適合于周密與深孔等)，可磨金屬材料、非金屬材料和難加工材料，可磨很大、很小、很厚、很薄的各種工件；砂帶可寬可窄，寬可達(dá)5米，窄可到1毫米；砂帶基體上單層磨粒幾乎全是鋒刃朝上，磨削省力，金屬變形小，容屑空間大，磨屑又可馬上被帶走，摩擦發(fā)熱小，砂帶長而利于磨粒散熱，這都會導(dǎo)致砂帶磨削溫度降低，因此，相對砂輪磨削而言，砂帶磨削有“冷磨削”之稱。綜上所述，可以說明，周密與超周密砂帶磨削是一種很值得推廣的周密與超周密加工方法。磨削余量為0.03～0.35mm0.005～0.001mm，表Ra=0.1～0.04μm。8、12、23375075W10W3.5W1～1.5、W1～0.5砂帶磨削方式分為開式砂帶磨削和閉式砂帶磨削兩大類。開式砂帶磨削是用裝在砂帶輪上的成卷的砂帶由電機(jī)經(jīng)減速帶動卷帶輪作極緩慢轉(zhuǎn)動，帶動砂帶作極緩慢移動，砂帶由接觸輪壓向工件，并由砂帶作緩慢進(jìn)給，工件作高速回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對工件磨削。由于砂帶移動很緩慢，磨粒是漸漸地漸漸投入磨削，磨削質(zhì)量全都性好，所以開式砂帶磨削多用于周密與超周密磨削。閉式砂帶磨削是承受封閉的環(huán)形砂帶，通過又作縱向及橫向進(jìn)給(或由砂帶頭架作縱向及橫向進(jìn)給)，實現(xiàn)對工件磨削。由于環(huán)形砂帶高速回轉(zhuǎn)易發(fā)熱而且噪音大，所以閉式砂帶磨削質(zhì)量不如開式砂帶磨削，但效率高，適于粗加工、半精加工、精加工。按為了使被磨外表產(chǎn)生網(wǎng)狀微細(xì)磨紋，降低外表粗糙度，在周密與超周密的開式砂帶磨削系統(tǒng)中可對接觸輪施加一徑向振動，它可用超聲波振動來實現(xiàn)。將超聲波振動疊加到開式砂帶磨削運(yùn)動上，使砂帶在磨削過程中以超聲頻(5～20Hz)振動，振幅10～20μm，以到達(dá)提高磨削質(zhì)量和磨削效率的目的，這種復(fù)合加6.3周密與超周密珩磨所謂珩磨是在專用珩磨機(jī)或改裝的珩磨機(jī)床上，用磨粒極細(xì)的幾根磨條(油石)組成的珩磨頭，由珩磨自為基準(zhǔn)。整數(shù)，因而它在每一行程的起始位置都與上一行程錯開一個角度，從而磨粒軌跡形成均勻穿插而不相互重復(fù)的珩磨網(wǎng)紋，使工件內(nèi)孔獲得很好的外表。在珩磨過程中，磨條與被磨外表不斷相互磨削與修整，使原來磨痕與剩余應(yīng)力變形層被磨去，也使孔的圓度誤差得以修正，但不能提高孔的直線度，磨條也相應(yīng)會磨損。當(dāng)磨條與被磨外表由點接觸變?yōu)槊娼佑|后，單位面積上的珩磨壓力相應(yīng)降低，磨屑變薄，磨條開頭被0.02～0.15mm0.05～O.08mmRa0.1～10120.025μm( )；超精珩可達(dá)R=0.025μm至R=0.1μm( 101212 a z 13傷。100～300m／min，遠(yuǎn)較砂輪磨削速度為低，是一種低速磨削法。中國建立以來，很多機(jī)械制造廠都早已把珩磨工藝作為高精度孔的主要光整加工方法。珩磨工藝應(yīng)用范圍很廣，可用于內(nèi)圓面、外圓面、球面、環(huán)形曲面等的光整加工，但主要用于珩磨內(nèi)500mm12m10的加工。周密與超周密珩磨過程應(yīng)承受充分的經(jīng)過認(rèn)真過濾的冷卻潤滑液，工作區(qū)應(yīng)保持恒溫。近年來在一般珩磨的根底上，進(jìn)展了“平頂珩磨”和“超聲波振動珩磨所謂平頂珩磨是把被珩的孔，先經(jīng)過粗珩之后，得到尖峰的微觀輪廓曲線，然后再經(jīng)過精珩，即用銳利(40～70μm)4～6μm)可儲存潤滑油以利于潤滑，平頂?shù)?0～80％。平頂珩磨是一種較為經(jīng)濟(jì)而有用的先進(jìn)珩磨工藝，在珩磨質(zhì)量、生產(chǎn)率、本錢、使用效果等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)珩磨工藝，它最適于具有相對運(yùn)動摩擦副的內(nèi)孔進(jìn)展珩磨。超聲波振動加工技術(shù)的最早國家，并已得到推廣應(yīng)用。超聲振動應(yīng)用于切削磨削領(lǐng)域，表現(xiàn)出一系列優(yōu)點：超聲振動切削或磨削是在極短時間內(nèi)完成微量去除，切刃或磨刃在很小的位移上可獲得很大的速度和加速度，局部產(chǎn)生高能量，使工件材料局部產(chǎn)生很大變化，摩擦系數(shù)大大減小，超聲振動切削力減到一般切削的1/2～1/10，超聲振動磨削力減到一般磨削的1/3，這對周密與超周密加工及其機(jī)床極為有利；超聲振動切削或磨削時，工件材料彈塑性變形大大減小，切刃或磨刃各接觸外表的摩擦系數(shù)大大下降，加工中產(chǎn)生的力和熱都以脈沖形式消滅，使切削熱或磨削熱的平均值大大減小，使切削溫度或磨削溫度大大降低；振動使切削或磨削由連續(xù)變?yōu)閿嗬m(xù)，有利于冷卻、散熱和降溫，有利于提高刀具或砂輪的壽命，減小機(jī)床和工件熱變形，刀具不產(chǎn)生積屑瘤，砂輪不堵塞，不產(chǎn)生磨削燒傷和裂紋等；基于上述緣由，使加工Ra=0.05μm入振動，但在切刃或磨刃同工件接觸并產(chǎn)生微量去除的瞬間，切刃或磨刃所處的位置在加工過程中總是保持不變，工件也不隨時間變動，從而也為提高加工外表幾何精度制造條件。綜上所述，利用超聲波振動進(jìn)展切削和磨削，已引起國內(nèi)外重視爭論和推廣應(yīng)用。6.4周密與超周密研磨研磨是一種既簡便又牢靠的周密與超周密加工方法。研磨是在精磨之后，利用游離磨料的研磨劑和研120．03mm，加工精度可達(dá)IT6～I(xiàn)T5以上，外表粗糙度達(dá)Ra=0.025μm至Rz=0.05μm( 12光整加工的傳統(tǒng)方法之一，現(xiàn)代的研磨工藝已進(jìn)展成為計算機(jī)掌握的高度自動化的超周密加工工藝。對運(yùn)動中，分別起機(jī)械切削作用和物理、化學(xué)作用，以去除極微薄的一層金屬。游離的磨粒在肯定壓力下滾動、擠壓、刮擦，實現(xiàn)對工件外表的磨除作用。經(jīng)研磨后可大大降低外表粗糙度，提高尺寸精度和外形精度，但不能提高工件各外表之間的相互位置精度。球、滑閥、光學(xué)儀器零件等，對于周密協(xié)作件和周密偶件可承受互研；能研磨加工金屬材料、非金屬材料和難加工材料；能用微細(xì)磨粒對塑性、脆性材料實現(xiàn)鏡面研磨，也能用較粗磨粒加工出粗糙的外表；研磨設(shè)備簡潔，可以手工研磨、機(jī)械化研磨，也可實現(xiàn)自動化、數(shù)控化研磨。研磨劑是由磨料、研磨液及輔料調(diào)配而成的混合物。常用磨料有氧化鉻、氧化鋯、碳化硼、碳化硅、100～240磨液有煤油、機(jī)油、錠子油、植物油、動物油等。研磨玻璃、寶石常用水作為研磨液，研磨金剛石、硬質(zhì)合金可用橄欖油、航空汽油等。常用的輔料有硬脂酸、油脂、脂肪酸、蜂臘、工業(yè)甘油等。按研磨劑的使用條件，研磨可分為濕研、干研、半干研三種。濕研是把磨料微粉通過研磨液和輔料調(diào)配成的研磨劑，連續(xù)加注或涂敷于研具外表進(jìn)展研磨，研磨液起潤滑冷卻作用，其金屬磨除率較高，多用于粗研磨、半精研磨。干研(嵌砂研磨)是將磨料微粉以肯定壓力均勻地壓嵌在研具表層中，對工件進(jìn)展研磨，可獲得極高的加工精度與極低的外表粗糙度，但干研效率低，適于精研磨。半干研所用的研磨劑，是把磨料微粉通過研磨液和輔料調(diào)配成糊狀的研磨膏，涂敷在研具外表，對工件進(jìn)展半干研磨，粗精研磨均可用半干研。物，無斑點，元裂紋，外表應(yīng)光整；研具應(yīng)具有足夠的剛度，變形小，要耐磨，精度保持性要好；研具不能太硬，以免將磨料嵌入工件外表，也不能太軟，以免使磨料過深地壓擠入研具材料中，降低切削作用。研具材料有灰鑄鐵、高磷鑄鐵、低碳鋼、黃銅、紫銅、鎂錫合金、鎂鐵合金、鉛鎂鐵合金、木材、瀝脂研磨棒等。程一樣，工件的運(yùn)動應(yīng)普及研具整個外表，使研具外表均勻磨損，而且應(yīng)使工件上任一點的運(yùn)動軌跡不消滅周期性重復(fù)。常用的研磨運(yùn)動軌跡可以是直線、正弦曲線、不規(guī)章的圓環(huán)線、外擺線、內(nèi)擺線、橢圓曲線等。就是承受三塊鑄鐵平板相互研磨而制成的。運(yùn)動，以實現(xiàn)對工件外表進(jìn)展研磨。此法可以精研平面、外圓面、內(nèi)圓面、簡單形面和周密棱邊，也可精研工程陶瓷等硬脆材料；它能周密研磨具有凹凸面、曲面等簡單外形的零件；能在短時間內(nèi)研磨成超微細(xì)周密外表；能周密研磨非磁性的長圓管和環(huán)形管的內(nèi)壁、孔口狹小的容器內(nèi)外表；能周密研磨塑料和工程0．01mm滾道、細(xì)紋環(huán)規(guī)、絲錐、儀表零件、手表零件、照相機(jī)零件和周密閥孔等周密加工。人們通過實踐，進(jìn)展了一種無劃痕的超周密研磨法，它是一種用極微小的、比工件材料還軟的磨粒研?)計的一層僅0.0001μm10?(0.001μm)。研磨時，研具與工件的相對運(yùn)動，使磨粒以很大的加速度撞擊工件外表，所以比工件軟的磨粒能夠研除硬工件。6.5周密與超周密拋光20m／s)對工件外表進(jìn)展光整加工。經(jīng)拋光后可去除前工序留下的加工痕跡，從而得到光亮、光滑的外表，如同鏡面，外表粗糙度Ra=0.1μm至Rz=0.1μm(10～13)，但不能提高其原有的加工精度。拋光應(yīng)用范圍廣泛，能拋光金屬材料、非金屬材料和難加工材料，主要用于零件外表的裝飾加工，也是硅片蕊片等零件加工和半導(dǎo)體序。一般拋光一般選用軟磨料及油脂類拋光膏或非油脂類拋光劑。軟磨料如Fe0、CrOCe0等。油脂23 23 23A1OAlO23 23Fe0(CaO、MgO(A1O(SiCA1O24 23 23鋁件、銅件用氧化鉻及金剛砂。布、皮革、麻、紙等材料制成，經(jīng)修整平衡后在其周邊涂敷拋光膏。拋光分手工拋光(手握工件或手持拋光輪)與機(jī)動拋光(在拋光機(jī)上或在砂帶磨床上進(jìn)展)。常用拋光機(jī)有單輪拋光機(jī)、多輪自動拋光機(jī)，大批量生產(chǎn)時可承受拋光流水線。固定磨料拋光，可以設(shè)想其機(jī)理比較簡單。當(dāng)工件外表受到微細(xì)磨粒彈塑性的機(jī)械作用時，產(chǎn)生微小的劃痕，形成微小的切屑；涂有拋光膏的軟質(zhì)拋光輪與工件之間有摩擦作用，由于拋光的工作速度很高，所產(chǎn)生的摩擦熱會使工件外表消滅極薄的熔流層，使工件外表層產(chǎn)生塑性流淌，埋平洼坑以造成平滑的外表；在拋光過程中由微細(xì)的磨料進(jìn)展微弱的磨削作用和不產(chǎn)生裂紋的機(jī)械微切削作用；同時拋光膏與工件外表之間還會產(chǎn)生一些化學(xué)反響，工件外表形成氧化膜，促進(jìn)工件材料的去除；除此，拋光時四周環(huán)境中的塵埃、異物還有可能混入而引起的機(jī)械作用。拋光加工是用磨料對工件外表進(jìn)展加工的，但拋光輪加給工件的作用力，不能使工件外表產(chǎn)生裂紋，而且附著在軟質(zhì)拋光輪上的磨料，在拋光過程中處于比較自由的運(yùn)動狀態(tài)。綜上所述，機(jī)械拋光過程主要包括通過微切削作用對材料去除和材料的微塑性流淌這兩種作用方式。拋光后的工件外表也會產(chǎn)生變質(zhì)層，這是由于微細(xì)磨料的微刃切削作用和拋光輪與工件外表的摩擦作用，使工件外表留下微小磨痕。6周密與超周密游離磨料研拋所謂研拋，它是處于研磨與拋光之間的一種加工方法。這是由于研拋工具是用聚氨基甲酸(乙)酯材料制成的，它有相當(dāng)?shù)挠捕?，又有肯定的彈性，它比研具彈性好，它比拋光輪硬度高，它與研磨、拋光既相像又不同。它是在一般研磨、拋光的根底上而進(jìn)展的一種更有效的光整加工工藝。周密與超周密游離磨料研拋的加工機(jī)理是微切削作用和微塑性流淌作用。它是利用一個研拋工具作為參考外表，與被加工外表之間形成肯定大小的較準(zhǔn)確的間隙，研拋時是用肯定粒度的磨料和研拋液對工件外表進(jìn)展加工。它不但能提高被加工外表質(zhì)量，而且還能提高其加工精度。假設(shè)將研拋工具作成肯定的型面，還能對工件型面進(jìn)展研拋。通過研拋后，加工精度可達(dá)O.01μm，外表粗糙度可達(dá)Rz0.005μm，平面0.1μm，加工外表變質(zhì)層只有幾個納米。合加工，有助改善加工質(zhì)量，提高加工效率。彈性放射加工(EEM)這是用聚氨基甲酸(乙)脂制成的研拋輪，與工件被加工外表形成肯定的小間隙，中間加研拋液，研拋液是由超微細(xì)磨料ZrO20.1～O.01m研拋輪高速回轉(zhuǎn)，并施加適當(dāng)工作壓力，靠回轉(zhuǎn)的高速造成磨料的彈性放射，對工件外表進(jìn)展加工。此法的加工本質(zhì)是當(dāng)微粉粒子與工件被加工外表接觸時，在界面形成原子間結(jié)合力，使微粉粒子與被加工外表第一層原子結(jié)實結(jié)合，而第一層原子與其次層原子結(jié)合能低，所以當(dāng)磨料運(yùn)動使微粉粒子移去時，第一層平面度和高平滑的外表。遇到鋸齒槽時就會反彈，這樣就會增加微切削作用。固相反響，即在接觸面上會產(chǎn)生異質(zhì)反響生成物，使工件被加工外表局部形成軟質(zhì)粒子，以便于加工，這種化學(xué)作用稱為活性化作用(簡稱活化作用)。但機(jī)械化學(xué)研拋還是以機(jī)械作用為主，即其活化作用是靠機(jī)械施加工作壓力形成，稱為增壓活化。作用為主，稱為化學(xué)活化。在此根底上，再輔以機(jī)械作用，通過機(jī)械施加肯定的工作壓力，使研拋效果更好。7周密與超周密特種加工傳統(tǒng)的機(jī)械加工是靠機(jī)械能切除工件上多余的材料，而非傳統(tǒng)的特種加工是依靠電能、化學(xué)能、光能、聲能、熱能等各種能量來去除工件上多余的材料。特種加工是指電加工、物理化學(xué)加工和各種復(fù)合加工，例如電火花加工、電子束加工、離子束加工、電解(電化學(xué))加工、化學(xué)加工、激光加工、超聲波加工、電解磨削、超聲電解磨削等等。任何一種加工方法都有它的合理使用場合，特種加工補(bǔ)充了傳統(tǒng)加工的缺乏，而不是排斥傳統(tǒng)加工。特種加工最適于加工特硬、特韌、特脆的材料和特薄、特形的工件。切除工件多余金屬的電火花加工。1948年德國人制造了電子束加工。有些特種加工方法，是經(jīng)過慢長時間1834(MichallFaraday，1791～1867)就提出電解定律，但原理可以作為加工手段。1950，19571958204021特種加工方法，如電子束加工、離子束加工等，它們原來就是一種超周密加工方法，可以進(jìn)展微細(xì)、超微細(xì)加工，這些方法可以去除或沉積一個分子和一個原子，可到達(dá)分子、原子加工單位級的水平。激光加工也是常見的周密特種加工方法之一，它包括激光打孔和激光切割等，主要用于各種材料的小孔、窄縫等微細(xì)加工，必需保證小孔和窄縫的大小、深度及其幾何外形等加工精度，由于加工尺寸只有十至幾十微米，因而它的加工精度必需掌握在微米級。除此，還可將某種常規(guī)的周密、超周密加工方法和某種特種加工方法復(fù)合在一起形成了周密、超周密復(fù)合加工，如電解拋光、機(jī)械化學(xué)研磨、超聲周密磨削等。這些復(fù)合的周密、超周密加工方法發(fā)揮了各種加工方法的優(yōu)點，能到達(dá)較高加工質(zhì)量和加工效率，今后應(yīng)重視進(jìn)展周密、超周密復(fù)合加工。微細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)展1微細(xì)加工概述系統(tǒng)化革開發(fā)；二是尋求固有加工技術(shù)自身的微細(xì)加工極限。所謂微細(xì)加工技術(shù)，是指工件尺寸或加工尺寸很微小(可小到亞毫米、亞微米)、加工精度格外高(可達(dá))計(1?0.0001m)的加工技術(shù)。最微細(xì)的加工，就是把分子、原子一個一個地從工件外表上去除掉。一般尺寸的加工，精度是用誤差尺寸與所要求的加工尺寸之比來表示，但假設(shè)加工尺寸很微小，則精度就必需用尺寸確實定值來表示。由于工件尺寸或加工尺寸微小，微細(xì)加工與一般的超周密加工的特點不同，因而微細(xì)加工成為超周密加工的一個分支。微細(xì)加工時加工單位微小，切屑極薄，刀尖會受到很大的高溫硬度、高溫強(qiáng)度都要好的刀具，這就是微細(xì)切削加工時，要承受自然單晶金剛石車刀的緣由。微細(xì)加工技術(shù)已進(jìn)展到納米加工技術(shù)。從以亞毫米(<1mm～<O.1mm)級的微細(xì)零件的微細(xì)加工，向超微細(xì)加工，即向所謂微細(xì)度在1μmO.1～0.01μm1nm(0.001μm)O.1～0.2nm(1～2?101μm0.1～O.01μmO．001μm；超周密加工則也包括大尺寸零件在內(nèi)的加工，其1nm(0.001μm1nm0.1nm金屬材料是由微細(xì)晶粒(其尺寸為數(shù)微米至數(shù)百微米)所組成，如切除深度小于晶粒尺寸，則要對晶粒1mcm21081012個。1μm度。在一般切削加工時，由于切深大大超過位錯缺陷的分布間隔，這時由于位錯缺陷引起剪應(yīng)力降低，使單位切削抗力大大降低。鑄鐵材料由于晶粒間的結(jié)合力較弱，所以它的單位剪切阻力要小得多。剛石等超硬刀具。假設(shè)切屑厚度比被加工金屬材料的晶粒位錯缺陷分布間隔更小的加工，則可稱之為超精微加工。加工單位愈小，則加工所需的單位剪切阻力和單位加工能量都愈大，并急劇增加。0.01～O.001μm，這時加工單位只有分子、原子的大小，也就是說，最小的切除厚度或附著厚度只有數(shù)?(1?=O.0001μm)。在這種狀況下，已不能用傳統(tǒng)的切削、磨削加工方法，而必需承受以分子、原子為加工單位的微細(xì)、超微細(xì)加工方法。能夠?qū)崿F(xiàn)分子、原子加工單位的微細(xì)、超微細(xì)加工已有很多種方法，但歸納起來可分為三大種類：(2)沉積與結(jié)合加工(附著加工)；(3)變形加工(流淌加工)。工、分子束加工和激光束加工。O.5μm500?=0.05μm)，1cm4；19840.2μm200?=0.02μm1cm25加工技術(shù)(被認(rèn)為是微細(xì)加工的極限)將不行能實現(xiàn)。除此，各種加工方法還必需使加工出來的具有納米精度和微細(xì)度的零件，到達(dá)良好的成品率，否則這種加工技術(shù)也就失去意義。2080型電機(jī)消滅時，人們就提出設(shè)想，以后可以將微型機(jī)器人裝入汽車燃油系統(tǒng)中，由它清理燃油管路和噴嘴口；另一設(shè)想將微型機(jī)器人置于人體內(nèi)，由它施行特別的手術(shù)和修補(bǔ)活細(xì)胞；還有進(jìn)一步設(shè)想，利用微型起重機(jī)，把個別原子舉起來放到分子里適當(dāng)?shù)奈恢?，而且還能依據(jù)自然規(guī)律組合原子和裝配原子，制造出人們想要的任何東西，甚至能制造人體的替換部件。隨著超微細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)展，將來的微型機(jī)器的體積可以造得格外小，微型機(jī)器上的齒輪、軸等零件和各種執(zhí)行元件，可以承受與集成電路的類似方法，把它們制造在硅片上，每個機(jī)器零件都格外之小。例如，美國加州大學(xué)伯克利分校研制的微型電動機(jī)的轉(zhuǎn)子直50μm?？梢酝茰y，由于微細(xì)、超微細(xì)加工技術(shù)的迅猛進(jìn)展，將來的各種機(jī)電一體扮裝置可以像集成電路一樣大量生產(chǎn)，使其本錢降低到幾百分之一至幾千分之一。現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)在不斷地向微小領(lǐng)域進(jìn)展，漸漸由毫米級、微米級向納米級進(jìn)展，人們稱之為微米／納米技術(shù)。這項興技術(shù)關(guān)系到國家的科技、經(jīng)濟(jì)、國防等方面的進(jìn)展與建設(shè)，已受到各國普遍重視，中國已將其列人高技術(shù)進(jìn)展規(guī)劃。這項技術(shù)是指微米級到納米級的材料、設(shè)計、制造、測量、掌握和應(yīng)用等諸多方面技術(shù)。它使人類在生疏世界和改造自然方面進(jìn)入一個的層次，即從微米層次深入到分子、原子級的納米層次，并由此開創(chuàng)了納米生物、納米材料、納米電子、納米機(jī)械、納米制造、納米測量、納米掌握術(shù)、信息技術(shù)、精細(xì)化工、生物技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)、生態(tài)農(nóng)業(yè)等等消滅的突破。各工業(yè)興旺格保密和技術(shù)封鎖。國外認(rèn)為：微米/