先进制造技术-3精密与超精密加工技术.ppt

精密与超精密加工技术1、超精密加工技术概述
2、超精密加工技术的发展历程
3、超精密加工的范畴
4、超精密加工的主要研究领域
5、超精密加工的主要方法
6、超精密加工的发展趋势
精密与超精密加工技术是适应现代技术发展的一种机械加工新工艺。目前成为衡量现代制造技术水平的重要指标之一，是现代制造技术中最活跃的因素,已成为一个国家制造技术水平的主体。
美国的NNI(Nationalnanotechnologyinitiative)纳米计划
英国的多学科纳米研究合作计划IRC(Interdisciplinaryresearchcollaborationinnanote-chnology)，
日本的纳米技术支撑计划精密与超精密加工是指加工精度和表面质量达到极高程度的精密加工工艺。随着加工技术的发展，精密加工的技术指标也在不断变化。
一般加工：精度值1-10μm左右，Ra0.1～0.8μm
精密加工：精度值0.1-1μm左右，Ra0.1μm以下
超精密加工：精度值0.1μm以下，Ra0.02μm以下
纳米加工：精度值低于0.001μm，Ra小于0.005μm2、超精密技术的发展历程Y-12核武器工厂精密与超精密加工技术精密与超精密加工技术国际知名超精密加工研究单位与企业主要有：
美国LLNL实验室和Moore公司
英国Granfield大学和Tayler公司
德国Zeiss（蔡司）公司和Kugler公司
日本东芝机械、丰田工机和不二越公司等超精密切削（车削、铣削）
超精密磨削
超精密研磨、抛光
微细（超微细，纳米）加工

微细（超微细）加工是在半导体集成电路制造技术的基础上形成并发展的,是大规模集成电路和计算机技术的基础，是信息时代、微电子时代、光电子时代的关键制造技术之一。
超微细加工以电子束、离子束和激光束三束加工为基础，采用沉积、刻蚀、溅射和蒸镀等加工手段进行各种处理。
精密与超精密加工技术（1）超精密切削刀具，刀具材料；
（2）超精密加工设备；
（3）超精密加工环境控制(包括恒温、隔振、洁净控制等)；
（4）超精密加工的测控技术。（1）超精密加工刀具（2）超精密加工设备1）主轴：要求极高的回转精度和刚度。摩擦驱动原理图精密与超精密加工技术6、超精密加工的主要方法精密与超精密加工技术天然金刚石的加工多采用研磨加工方法，通常采用空气轴承研磨机，由于振动小，可达到很低的粗糙度和极小的刃口半径。
1）刀尖的磨损
在切削距离到达100km以前，后刀面磨损急剧上升，以后磨损逐渐减慢。
注：由于积屑瘤的原因，一般将研磨好的锋利刀尖有意加工成理想的稳定的磨损状态。
2）切削速度和振动
提高切削速度有利于获得良好的加工表面，但注意以不产生振动为准则。(a)直线刃刀头精密与超精密加工技术精密与超精密加工技术硬脆材料超精密磨削的主要方式－延性磨削
在硬脆材料磨削加工中，为了使加工表面不产生脆性断裂现象，使材料以“塑性”流动方式去除，必须保证未变形切削厚度小于脆性-塑性(或称延性)转换临界值。该临界值因材料而异，大约为0.1μm。能满足这种磨削条件的方式称为延性磨削方式。（2）影响超精密磨削质量的主要因素：
1）砂轮特性的影响：磨料材料、粒度、结合剂
精密与超精密加工技术ELID修整方法中，砂轮在工作中接正电极，安装在机床上的修整电极为负电极，通过砂轮与电极之间浇注的电解液进行电化学作用在线修整砂轮，使砂轮保持锋利。大森整使用ELID方法加工光学玻璃非球面透镜，精度达到0.2μm，表面粗糙度Ra达20nm。
砂轮的修整用量对超精密磨削质量也有一定的影响。修整参数包括：修整导程、修整切深、修整次数以及光修次数。3)磨削用量对超精密磨削表面的影响（包括砂轮速度、工作台速度、磨削深度）精密与超精密加工技术6、3、1研磨加工的机制和特点精密与超精密加工技术弹性发射研磨抛光加工弹性发射加工研磨抛光磁力研磨抛光磁力研磨抛光化学机械－研磨抛光（CMP)化学机械－研磨抛光（CMP)化学－机械研磨抛光化学－机械研磨抛光水合研磨抛光是一种积极利用在工件临界面上生成水合化反应的研磨抛光方法。其主要特点是不使用磨粒和加工液，而加工装置又与目前使用的研磨盘或抛光机相似，只是在水蒸汽环境中进行加工。为此，要尽量避免使用能与工件产生固相反应的材料抛光盘。水合研磨抛光悬浮抛光悬浮抛光离子束抛光等离子体辅助抛光又称化学蒸发加工(chemicalvaporizationmachining，CVM)，是在真空环境下进行将化学气体(通常为卤素类气体，如CF、Cl2等)激发成活性等离子体，与加工面产生化学反应，生成挥发性物质从而达到材料去除的目的。这种加工方法实用化的一种就是等离子腐蚀。7、超精密加工的发展趋势超精密加工的设备加工平面：Ra≤0.005um超精密光学镜面铣床主轴回转精度：0.05