常见问题
半岛彩票1精密加工技术简介
先进的机械加工技术——精密加工20世纪60年代为了适应核能、大规模集成电路、激光和航天等尖端技术的需要而展起来的精度极高的加工技术。超精密加工的精度比传统的精密加工提高了一个以上的数量级。到20世纪80年代，加工尺寸精度可达10纳米(110-8米)，表面粗糙度达1米。超精密加工对工件材质、加工设备、工具、测量和环境等条件都有特殊的要求，需要综合应用精密机械、精密测量、精密伺服系统、计算机控制以及其他先进技术。超精密加的精度比传统的精密加工提高了一个以上的数量级，除需要采用新的加工方法或新的加工机理之外,对工件材质,加工设备、工具、测量和环境条件等都有特殊的要求。工件材质发生变形。加工设备要有极高的运动精度，导轨直线性和主轴回转精度要达到0.1微米级,微量进给和定位精度要达到0.01微米级。对环境条件要求严格，须保持恒温、恒湿和空气洁净，并采取有效的防振措施。加工系统的系统误差和随机误差都应控制在0.1微米级或更小。这些条件是靠综合应用精密机械、精密测量、精密伺服系统和计算机控制等各先进技术获得的。下面是几种常用的精密加工方法及特点：传统的精密加工方法有布轮抛光、砂带磨削、超精细切削、精细磨削、珩磨、研磨、超精砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。国外在砂带材料及制作工艺上取了很大的成就，有了适应于不同场合的砂带系列，生产出通用和专用的砂带磨床，而且自动化程度不断提高(已有全自动和自适应控制的砂带磨床)，但国内砂带品种少，质量也有待提高，对机床还处于改造阶段。精密切削也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。例如用精密车削加工的液压马达转子柱塞孔圆柱度为0.5~1m，尺寸精度1~2m；红外反光镜的表面粗Ra0.01~0.02m，还具有较好的光学性质。从成本上看，用精密切削加工的光学反射镜，与过去用镀铬经磨削加工的产品相比，成本大约是后者的一半或几分之一。但许多因素对精密切削的效果有影响，所以要达到预期的效果很不容易。同时，金刚石刀具切削较硬的材料时磨损较快，如切削黑色金属时磨损速度比切削铜快104倍，而且加工出的工件的表面粗糙度和几何形状精度均不理想。超精密磨削用精确修整过的砂轮在精密磨床上进行的微量磨削加工，金属的去除量可在亚微米级甚至更小，可以达到很高的尺寸精度、形位精度和很低的表面粗糙度值。尺寸精度0.1~0.3m，表面粗糙度Ra0.2~0.05m，效率高半岛彩票。应用范围广泛，从软金属到淬火钢、不锈钢、高速钢等难切削材料，及半导体、玻璃、陶瓷等硬脆非金属材料，几乎所有的材料都可利用磨削进行加工。但磨削加工后，被加工的表面在磨削力及磨削热的作用下金相组织要发生变化，易产生加工硬化、淬火硬化、热应力层、残余应力层和磨削裂纹等缺陷。粗糙度可达Ra0.4~0.1m，最好可到Ra0.025m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra0.025m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。但精密研磨的效率较低，如干研速度一般为10~30m/min，湿研速度的划伤。抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工，主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。手工或机械抛光是用涂有磨膏的抛光器，在一定的压力下，与工件表面做相对运动，以实现对工件表面的光整加工。加工后工件表面粗糙度Ra0.05m，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。手工抛光的加工效果与操作者的熟练程度有关。超声波抛光是利用工具端面做超声振动，通过磨料悬浮液对硬脆材料进行光整加工，加工精度0.01~0.02m，表面粗糙度Ra0.1m。超声抛光设备简单，操作、维修方便，工具可用较软的材料制作，而且不需作复杂的运动，主要用来加工硬脆材料，如不导电的非金属材料，当加工导电的硬质金属材料时，生产率较低。化学抛光是通过硝酸和磷酸等氧化剂，在一定的条件下，使被加工的金属表面氧化，使表面平整化和光泽化。化学抛光设备简单，可以加工各种形状的工件，效率较高，加工的表面粗糙度一般为Ra0.2m，但腐蚀液对人体和设备有损伤，污染环境，需妥善处理。主要用来对不锈钢、铜、铝及其合金的光亮修饰加工。电化学抛光是利用电化学反应去除切削加工所残留的微观不平度，以提高零件表面光亮度的方法。它比机械抛光具有较高的生产率和小的表面粗糙度：一般可达Ra0.2m半岛彩票，若原始表面为Ra0.4~0.2m，则工、电化学超精加工等。它们主要以降低工件的表面粗糙度值为目的，加工去除量很小精密加工，一般在0.01~0.1mm，对于表面粗糙度达到Ra0.8~1.6m的外圆，平面、内孔及自由曲面均可一道工序加工到镜面，表面粗糙度Ra0.05m，甚至更低。电化学机械加工属于一种加工单位极小的精密加工方法，从原理上讲加工精度可以达到原子级，所以加工精度具有大的潜力，但由于左右其加工精度的因素目前还不是很清楚，所以在实际应用中，其加工表现出一定的不稳定性，这在很大程度上限制了它在工业生产中的应用。超精密加工：主要有超精密车削、镜面磨削和研磨等。超精密切削加工主要是由高精度的机床和单晶金刚石刀具进行的,故一般称为金刚石刀具具切削或SPDT。对超精密切削加工技术及其机理进行介绍和总结,希望对超精密加工行业同事有所指导通常,按加工精度划分,可将机械加工分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。加工精度在0.1～1μm,加工表面粗糙度在Ra0.02～0.1μm之间的加工方法称为精密加工；精度 高于0.1μm,表面粗糙度小于 Ra0.01μm 之间的称为超精密加工。因此,如果从去除单位尺寸 金刚石刀具切削的机理超精密切削加工主要是由高精度的机床和单晶金刚石刀具进行的,故一般称为金刚石刀 切削或SPDT(Single Point Diamond Turning)。金刚石刀具的超精密切削加工虽有很多优 点,但要使金刚石刀具超精密切削达到预期的效果,并不是很简单的事,许多因素都对它有影 1.1切削厚度与材料切应力的关系 金刚石刀具超精密切削属微量切削,其机理和普通切削有较大差别。精密切削时要达到 0.1微米的加工精度和 Ra0.01微米的表面粗糙度,刀具必须具有切除亚微米级以下金属层厚 度的能力。由于切深一般小于材料晶格尺寸,切削是将金属晶体一部分一部分地去除。因此, 精密切削在切除多余材料时,刀具切削要克服的是晶体内部非常大的原子结合力,于是刀具 的切应力就急剧增大,刀刃必须能够承受这个比普通加工大得多的切应力。切削厚度与切应力成反比,切削厚度越小,切应力越大。当进行切深为0.1微米的普通车削 时,其切应力只有500MPa；当进行切深为0.8微米的精密切削时,切应力约为10000MPa。因 此精密切削时,刀具的尖端将会产生根大的应力和很大的热量,尖端温度极高,处于高应力高 温的工作状态,这对于一般刀具材料是无法承受的。因为普通材料的刀具,其刀刃的刃口不可 能刃磨得非常锐利,平刃性也不可能足够好,这样在高应力和高温下会快速磨损和软化,不能 得到真正的镜面切削表面。而金刚石刀具却有很好的高温强度和高温硬度,能保持很好的切 削性能,而不被软化和磨损。 1.2 材料缺陷及其对超精密切削的影响 金刚石刀具超精密车削是一种原子、分子级加工单位的去除(分离)加工方法,要从工件上 去除材料,需要相当大的能量,这种能量可用临界加工能量密度δ(J/cm3)和单位体积切削能量 ω(J/cm3)来表示。临界加工能量密度就是当应力超过材料弹性极限时,在切削相应的空间内, 由于材料缺陷而产生破坏时的加工能量密度；单位体积切削能量则是指在产生该加工单位切 削时,消耗在单位体积上的加工能量。从工件上要去除的一块材料的大小(切削应力所作用的 区域)就是加工单位,加工单位的大小和材料缺陷分布的尺寸大小不同时,被加工材料的破坏 方式就不同。 超精密金刚石刀具切削当加工应力作用在比位错缺陷平均分布间隔一微米则还要狭窄的区域时,在此狭窄区域 内是不会发生由于位错线移动而产生材料滑移变形。当加工应力作用在比位错缺陷平均分布 间隔还要宽的范围内时,位错线就会在位错缺陷的基础上发 生滑移,同时在比剪切应力理论 值低得多的加工应力作用下,晶体产生滑移变形或塑性变形。当加工应力作用在比晶粒大小 更宽的范围时,多数情况易发生由晶界缺陷所引起的破坏。实际上,在比微错缺陷平均分布间 隔还要小的范围内,还存在着空位、填隙原子等缺陷,会演变成位错并发生局部塑性滑移．因 此实际剪切强度比理论值低,实际的临界加工能量密度和单位体积切削能量比理论值也要低 得多。 2.1 金刚石刀具起精密车削表面的形成半岛彩票半岛彩票半岛彩票半岛彩票
