代制造技術(shù)精密與超精密加工技術(shù)

《代制造技術(shù)精密與超精密加工技術(shù)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、先進(jìn)制造技術(shù)青島科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院精密與超精密加工技術(shù)1主要內(nèi)容精密與超精密加工概念精密、超精密加工設(shè)備加工工具和被加工材料主要加工方法精密、超精密加工環(huán)境超精密加工發(fā)展趨勢21.概念按加工精度，可將機(jī)械加工分為一般加工、精密加工、超精密加工。精密加工：加工精度（包括尺寸精度和形位精度）在0.1～1μm，表面粗糙度Ra小于0.1μm的加工技術(shù)；超精密加工：加工精度小于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用機(jī)床定位精度的分辨率和重復(fù)性高于0.01μm的加工技術(shù)，亦稱之為亞微米級加工技術(shù)，且

2、正在向納米級加工技術(shù)發(fā)展。3超精密加工是以高精度為目標(biāo)的技術(shù)，必須綜合應(yīng)用各種新技術(shù)、且在各方面要求精益求精。實現(xiàn)超精加工的主要條件包括以下各方面高新技術(shù)：（1）超精密加工機(jī)床與裝、夾具；（2）超精密切削刀具、刀具材料、刀具刃磨技術(shù)；（3）超精密加工工藝；（4）超精密加工環(huán)境控制（包括恒溫、隔振、潔凈控制等）（5）超精密加工的測控技術(shù)。42.超精密加工的發(fā)展、應(yīng)用超精密加工技術(shù)是在20世紀(jì)50年代初美國用單刃金剛石車刀鏡面切削鋁合金和無氧銅開始的。1977年日本精機(jī)學(xué)會精密機(jī)床研究委員會根據(jù)當(dāng)時技術(shù)發(fā)

3、展的要求，對機(jī)床的加工精度標(biāo)準(zhǔn)提出補(bǔ)充IT－1和IT－2兩個等級（見下表），比原來最高精度等級IT－0提高了很多。精度等級/μmIT2IT1IT0IT-1IT-2零件尺寸精度2.51.250.750.30.25圓度0.70.30.20.120.06圓柱度1.250.630.380.250.13平面度1.250.630.380.250.13表面粗糙度0.20.070.050.030.01機(jī)床主軸跳動0.70.30.20.120.06運動直線度1.250.630.380.250.135近年來，超精密加工精

4、度從0.1μm提高到0.01μm。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展及微機(jī)械的要求，人們期望達(dá)到甚至突破0.01μm的加工精度，使超精密加工技術(shù)從亞微米級向納米級發(fā)展。1980年，美國國防部空軍兵器研究所和LLNL實驗室提出了POMA精度提高計劃：將直徑800mm的大型非球面反射鏡的形狀精度由1.5μm提高到0.1μm數(shù)量級以上。當(dāng)前已經(jīng)有了納米級加工記錄，但還只是一種實驗階段的實驗數(shù)據(jù)，用機(jī)械去除法加工還不能超越0.01μm的界限。6近年來，超精密加工技術(shù)的應(yīng)用呈每年翻一番的增長率，這標(biāo)志著精密、超精密加工技

5、術(shù)已成為一個國家制造技術(shù)水平的主體。圖1為精密與超精密加工的應(yīng)用。圖173.超精密加工方法機(jī)理根據(jù)加工方法的機(jī)理和特點，超精密加工方法可分為去除加工、結(jié)合加工和變形加工三大類。圖2超精密加工方法、機(jī)理84精密、超精密加工設(shè)備加工機(jī)床是實現(xiàn)精密、超精密加工的首要條件。要實現(xiàn)超微量切削，必須配有微量移動工作臺的微進(jìn)給驅(qū)動裝置和滿足刀具角度微調(diào)的微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)，并能實現(xiàn)數(shù)字控制。（1）主軸及其驅(qū)動裝置：主軸是超精密機(jī)床的圓度基準(zhǔn)，要求極高的回轉(zhuǎn)精度，范圍為0.02～0.1μm；還要有相應(yīng)的剛度以抵抗受力變形。

6、主軸廣泛采用空氣靜壓軸承，主軸驅(qū)動采用皮帶卸載驅(qū)動和磁性聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動的系統(tǒng)。9（2）導(dǎo)軌及其驅(qū)動裝置：導(dǎo)軌是超精密機(jī)床的直線性基準(zhǔn)，精度要求達(dá)到0.02～0.2μm。有滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌、空氣靜壓導(dǎo)軌，用的最多的是液體靜壓導(dǎo)軌、空氣靜壓導(dǎo)軌。利用靜壓支撐的摩擦驅(qū)動。（3）微量進(jìn)給裝置：用于刀具微量調(diào)整，保證零件尺寸精度。有機(jī)械式、彈性變形式、熱變形式、電致伸縮式、微致伸縮、流體膜變形微量進(jìn)給裝置。105加工工具和被加工材料加工工具主要是刀具、磨具及其刃磨、修整裝置：（1）切削加工：刀具材料

7、：金剛石、立方氮化硼、陶瓷等（2）磨削加工：主要磨具：金剛石、立方氮化硼（CBN）等粉末砂輪其修整比較困難（3）研磨和拋光：為獲得高精度和低表面粗糙度，采用鑄鐵、聚酯、呢氈等材料作為研具或拋光器，采用金剛石、CBN、鉻剛玉、氧化鋁等磨料。11被加工材料工件材料的化學(xué)成分、物理性能、熔煉、塑性加工、熱處理等工藝都有嚴(yán)格要求；金屬材料各金屬元素必須混合均勻，通過正確的熱處理控制晶粒細(xì)化；材料必須無氣泡，加工后殘余應(yīng)力小，能長期保持尺寸精度穩(wěn)定性。126.超精密加工的主要加工方法要求如下：（1）高精度：包括

8、高的靜精度和動精度，主要性能指標(biāo)有幾何精度、定位精度和重復(fù)定位精度、分辨率等。（2）高剛度：包括高的靜剛度和動剛度，除本身剛度外，還應(yīng)注意接觸剛度，同時應(yīng)考慮工件、車床、刀具、夾具所組成的工藝系統(tǒng)剛度。（3）高穩(wěn)定性：機(jī)床在使用過程中應(yīng)能長時間保持精度、抗干擾、穩(wěn)定工作，應(yīng)具有良好的耐磨性、抗振性等。（4）高自動化：為保證加工質(zhì)量，減小人為因素影響，加工設(shè)備多用數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)自動化。13超精密切削主要借助于鋒利的金剛石刀具對工件進(jìn)行車削和銑削，用于加工要求