超精密加工技术超精密加工技术超精密加工技术超精密加工技术超精密加工技术的原理及特点超精密加工是指被加工零件的尺寸精度为0.1～0.01m，加工表面粗糙度达Ra0.03～0.0051m数量级的加工技术。一般加工：精半岛彩票度10μm左右，Ra0.3～0.8μm；精密加工：精度10—0.1μm左右，Ra0.3—0.03μm；超精密加工：精度0.1—0.01μm左右，Ra0.03—0.05μm；纳米加工：精度高于0.001μm，Ra小于0.005μm超精密加工的主要方法有：1）金刚石刀具超精密切削；2）精密和镜面磨削；3）精密研磨和抛光；超精密加工技术1.金刚石刀具超精密切削；金刚石刀具拥有很高的高温强度和硬度，而且材质细密，经过精细研磨，切削刃可磨得极为锋利，表面粗糙度值很小，因此可进行镜面切削。金刚石刀具超精密切削主要用于加工铜、铝等有色金属，如高密度硬磁盘的铝合金基片、激光器的反射镜、复印机的硒鼓、光学平面镜，凹凸镜、抛物面镜等。2.精密和镜面磨削磨削时尺寸精度和几何精度主要靠精密磨床保证，可达亚微米级精度（指精度为1~10-2μm）。在某些超精密磨床上可磨出十纳米精度的工件。在精密磨床上使用细粒度磨粒砂轮可磨削出Ra=0.1～0.05μm的表面。使用金属结合剂砂轮的在线电解修整砂轮的镜面磨削技术可得到Ra0.01～0.002μm的镜面。超精密加工技术3.精密研磨和抛光；精密研磨和抛光技术意指：使用超细粒度的自由磨料，在研具的作用和带动下加工表面，产生压痕和微裂纹，依次去除表面的微细突出处，加工出Ra0.01～0.02μm的镜面。超精密加工是以精密元件为加工对象。超精密加半岛彩票工必须具有稳定的加工环境，即必须在恒温、超净、防振等条件下进行。另外，精密测量是超精密加工的必要手段，否则无法判断加工精度由于生产技术的不断发展，划分的界限是变化的、相对的，其具体数值是变化的。1983年日本的Taniguchi教授把精密和超精密加工的过去、现状和未来归纳为下图的几条曲线。这些曲线反映了该领域的发展规律。超精密加工技术的发展10--510-40.005μ年份10μm10μ0.1μm0.1μm0.05μm0.01μm0.005μ测量仪器（检测设备）（系统误差和随机误差）超精密研磨机（电子束扫描装置）超高精密磨床超高精密研磨机车床、铣床游标卡尺精密车床磨床、研磨机机械比较仪千分尺电子、气动测微仪光学比较仪精密坐标镗床坐标磨床精密磨床精密研磨机光学透镜磨床精密金刚石磨床光学磁尺电动比较仪电子比较仪（非接触式）激光测长仪光纤技术圆度测量仪表面测量仪光学透镜精磨床间歇转发器精密金刚石磨床超精密磨床激光高精度测长仪（多普勒多重干涉仪）台阶测量仪超精密研磨机（电子束扫描装置）超高精密磨床超高精密研磨机原子分子离子束加工原子分子沉积加工扫描电镜、透射电镜电子束衍射离子分析仪X射线测微分析仪俄歇分析仪、ESCAR超晶格物质合成加工机床（加工设备）超精密加工的范畴要更精确地定义加工精度，除加工误差本身外，还必须说明测定该误差的几何长度或形貌频率。Langenbeck提出的定性分析微细加工时的曲线。图中斜线部分表示相应于微细加工零件的形状、位臵（斜度）和微观不平度的几何长度与对应的误差范围，并认为误差幅值与形貌频率是评价加工精度的重要因素，根据误差形貌的频率可以找出导致该误差的相关原因。超精密加半岛彩票工技术的发展加工误差与几何长度的关系超精密加工技术的发展2、超精密加工技术的国内外发展现状国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本。我国70年代末期有了长足进步，80年代中期出现了具有世界水平的超精密机床和部件，R=0.0078μm。在超精密加工的效率、精度可靠性，特别是规格和技术配套性方面与国外比还有相当大的差距。超精密加工技术的发展3、超精密加工技术的发展趋势向微型化方间发展，以适应微型机械、集成电路的发展。超精密加工技术的发展3、超精密加工技术的发展趋势向超精结构向超精结构、、多功能模块化多功能模块化、、光机电一体化电一体化、、加工检测一体化方向发展加工检测一体化方向发展，，并采用测量并采用测量、、控制技术实时补偿误差控制技术实时补偿误差。。不断出现新工艺和复合加工技术不断出现新工艺和复合加工技术，，被加工的材料范围扩大被加工的材料范围扩大。。在作业环境建造方面的诸如高性能在作业环境建造方面的诸如高性能的基础隔振技术、净化的基础隔振技术、净化技术与环境温技术与环境温控技术将有更大发展。控技术将有更大发展。超精密加工技术的发展1、超精密切削加工超精密切削加工主要指金刚石刀具超精密车削，主要用于加工软金属材料，如铜、铝等非铁金属及其合金，以及光学玻璃半岛彩票、大理石和碳素纤维板等非金属材料。超精密加工技术的原理及特点主要厂家:美国莫尔和普奈莫精密机床公司。90年代后，日本东芝机械公司也开始生产。金刚石车床价格昂贵，普及应用有一定难度。目前各国积极研发低成本的金刚石车削机床。主要厂家:美国莫尔和普奈莫精密机床公司。90年代后，日本东芝机械公司也开始生产。金刚石车床价格昂贵，普及应用有一定难度。目前各国积极研发低成本的金刚石车削机床。1、超精密切削加工莫尔特种金刚石车床超精密加工技术的原理及特点莫尔立式金刚石回轮车床精密金刚石快速切削机床1、超精密切削加工超精密加工技术的原理及特点2、超精密磨削和磨料加工超精密磨削和磨料加工是利用细粒度的磨粒和微粉主要对黑色金属、硬脆材料等进行加工，是一种解决各种高尺寸精度、高表面质量、高形状精度的加工方法，并能显著地提高零件的加工效率模具加工。游离磨料加工指在加工时磨粒或微粉成游离状态，如研磨时的研磨剂、抛光时的抛光液，其中磨粒或微粉不是固结在一起的。超精密加工技术的原理及特点（1）磨削技术在0.025μm以下的磨削方法。超精密磨削工件表面的微观轮廓是砂轮表面微观轮廓的某种复印，其与砂轮特性、修整砂轮的工具、修整方法和修整用量等密切相关。超精密磨削实现极低的表面粗糙度，主要靠砂轮精细修正得到大量的、等高性很好的微刃，实现了微量切削作用，经过磨削一定时间之后，形成了大量的半钝化刃，起到了摩擦抛光作用，最后又经过光磨作用进一步进行了精细的摩擦抛光，从而获得了高质量表面。超精密加工技术的原理及特点1）带磨削技术随着砂带制作质量的迅速提高，砂带上砂粒的等高性和微刃性较好，并采用带有一定弹性的接触轮材料，使砂带磨削具有磨削、研磨和抛光的多重作用，从而可以达到高精度和低表面粗糙度值。超精密加工技术的原理及特点2）电解在线修整（ELID）磨削技术ELID技术的基本原理是在磨削过程中在砂轮和工具电极之间浇注电解液并加以直流脉冲电流，使作为阳极的砂轮金属结合剂产生阳极溶解效应而被逐渐去除，使不受电解影响的磨料颗粒凸出砂轮表面，从 而实现对砂轮的修整，并在加工过程中始终保持砂轮的锋锐性。 ELID磨削技术使得用超微细（甚至超微粉）的超硬磨料制造砂轮并用于磨削成为可能，其可代替普通磨削、研磨及抛光并实现硬脆材料 的高精度、高效率的超精加工。 超精密加工技术的原理及特点 电解在线修整 （ELID）磨削技术 ELID磨削原理1―电刷 2―铁纤维结合剂的金刚石砂轮 3―冷却液 4―电源 5―工件 超精密加工技术的原理及特点 3）双端面精密磨削技术 双端面精磨的磨削运动和作行星运动的双面研磨一样，工件既作公转又作自转，磨具的磨料粒度也很细，在磨削过程中，微滑擦、微耕 犁、微切削和材料微疲劳断裂同时起作用，磨痕交叉而且均匀。 该磨削方式属控制力磨削过程，有和精密研磨相同的加工精度，相 比研磨高得多的去除率，另外可获得很高的平面度和两平面的平行度。 该技术目前是取代金刚石车削成为磁盘基片等零件的主要超精加工 方法。 超精密加工技术的原理及特点 4）电泳磨削技术 电泳磨削技术是一种新的超精密及纳米级磨削技术，其磨削机理是利用超细密粒的电泳特性。 在加工过程中使磨粒在电场力作用下向磨具表面运动，并在磨具表面沉积形成一起细磨粒吸附层，利用磨粒吸附层对工件进行磨削 加工，同时新的磨粒又不断补充(如下图)。 由于磨粒层表面凹陷处局部电流大，新磨粒更容易在凹陷处沉积半岛彩票，从而使磨粒层表面趋于均匀，保持良好的等高性，磨具每旋转一周， 磨粒层表面都有大量新磨粒补充，使微刃始终保持锋利尖锐。 超精密加工技术的原理及特点 4）电泳磨削技术 电泳磨削原理超精密加工技术的原理及特点 （2）超精密研磨技术 研磨是在被加工表面和研具之间臵以游离磨料和润滑液，使被加 工表面和研具产生相对运动并加压，磨料产生切削、挤压作用，从 而去除表面凸处，使被加工表面的精度得以提高(可达0.025μm)， 表面粗糙度参数值得以降低(达R 0.01μm)。主要的方法有： 超声研磨等复合研磨方法等。超精密加工技术的原理及特点 典型超精密研磨应用： 光学镜头等零件的最后加工工序。超精密加工技术的原理及特点 软质磨粒机械抛光 典型的软质磨粒机械抛光是弹性发射加工，加工原理其实质是磨粒原子的扩散作用和加了速的微小粒子弹性射击的机 械作用的综合结果。 其最小切除量可以达原子级，即可小于0.001μm，直至切去一层原子，而且被加工表面的晶格不致变形，能够获得极 小表面粗糙度和材质极纯的表面。 超精密加工技术的原理及特点 3）磁流体抛光 磁流体是由强磁性微粉(10～15nm大小的Fe )、表面活化剂和运载液体所构成的悬浮液，将非磁性材料的磨粒混入磁流 体中，臵于有磁场梯度的环境内，则非磁性磨粒在磁流体将 受磁浮力作用向低磁力方向移动，与工件臵产生相对运动， 磨粒将对工件的表面产生抛光加工。 超精密加工技术的原理及特点