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《精密超精密加工技術(shù)論文.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、精密超精密加工技術(shù)的發(fā)展，直接影響到一個國家尖端技術(shù)和國防工業(yè)的發(fā)展，因此世界各國對此都極為重視，投入很大力量進行研究開發(fā)，同時實行技術(shù)保密，控制關(guān)鍵加工技術(shù)及設(shè)備出口。精密超精密加工技術(shù)，是現(xiàn)代機械制造業(yè)最主要的發(fā)展方向之一。在提高機電產(chǎn)詁的性能、質(zhì)量和發(fā)展高新技術(shù)屮起著至關(guān)重要的作用，并且已成為在國際競爭中取得成功的關(guān)鍵技術(shù)。精密超精密加工是指亞微米級(尺寸誤差為0.3?0.03nm,表面粗糙度為RaO.03-0.005um)和納米級(精度誤差為0.03nm,表面粗糙度小于RaO.005nm)精度的加工。實現(xiàn)這些加工所采取的工藝方法和技術(shù)措施，則稱為精密超精加工技術(shù)。加之測量
2、技術(shù)、環(huán)境保障和材料等問題，人們把這種技術(shù)總稱為超精工程。超精密加工主要包括三個領(lǐng)域：1?超精密切削加工如金剛石刀具的超精密切削，可加工各種鏡面。它已成功地解決了用于激光核聚變系統(tǒng)和天體望遠鏡的大型拋物面鏡的加工。2.超精密磨削和研磨加工如高密度硬磁盤的涂層表面加工和大規(guī)模集成電路基片的加工。3.超精密特種加工如大規(guī)模集成電路芯片上的圖形是用電子束、離子束刻蝕的方法加工，線寬可達0.1口嘰如用掃描隧道電子顯微鏡(STM)加工，線寬可達2?5血。近年來，在傳統(tǒng)加工方法屮，金剛石刀具超精密切削、金剛石微粉砂輪超精密磨削、精密高速切削、精密砂帶磨削等已占有重要地位；在非傳統(tǒng)加工屮，出現(xiàn)
3、了電子束、離子?xùn)c、激光朿等高能加工、微波加工、超聲加工、蝕刻、電火花和電化學(xué)加工等多種方法，特別是復(fù)合加工，如磁性研磨、磁流體拋光、屯解研磨、超聲怖磨等，在加工機理上均有所創(chuàng)新。對精密和超精密加工所用的加工設(shè)備有下列要求。(1)高精度。包括高的靜精度和動精度，主要的性能指標(biāo)有幾何精度、定位精度和重復(fù)定位精度、分辨率等，如主軸冋轉(zhuǎn)精度、導(dǎo)軌運動精度、分度精度等；(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，以及由工件、機床、刀具、夾具所組成的工藝系統(tǒng)剛度。(3)高穩(wěn)定性。設(shè)備在經(jīng)運輸、存儲以后，在規(guī)定的工作環(huán)境下使用，應(yīng)能長吋間保持精度、抗干擾、穩(wěn)定工作。設(shè)
4、備應(yīng)有良好的耐磨性、抗振性等。(4)高自動化。為了保證加工質(zhì)量，減少人為因素影響，加工設(shè)備多采用數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)自動化。加工設(shè)備的質(zhì)量與基礎(chǔ)元部件，如主軸系統(tǒng)、導(dǎo)軌、直線運動單元和分度轉(zhuǎn)臺等密切相關(guān)，應(yīng)注意這些元部件質(zhì)量。此外，夾具、輔具等也要求有和應(yīng)的高精度、高剛度和高穩(wěn)定性。加工工具主要是指刀具、磨具及刃磨技術(shù)。用金剛石刀具超精密切削，值得研究的問題有：金剛石刀具的超精密刃磨，其刃口鈍圓半徑應(yīng)達到2?4門m,同時應(yīng)解決其檢測方法，刃口鈍圓半徑與切削厚度關(guān)系密切，若切削的厚度欲達到10nm,則刃口鈍圓半徑應(yīng)為2nm。磨具肖前主要采用金剛石微粉砂輪超精密磨削，這種砂輪有磨料粒度、粘接
5、劑、修整等問題，通常，采用粒度為W20?W0.5的微粉金剛石，粘接劑采用樹脂、銅、纖維鑄鐵等。航天、航空工業(yè)屮，人造衛(wèi)星、航天飛機、民用客機等，在制造屮都有大量的精密和超精密加T的需求，如人造衛(wèi)星用的姿態(tài)軸承和遙測部件對觀測性能影響很大。該軸承為真空無潤滑軸承，其孔和軸的表面粗糙度要求為RyO.Olpm,即lnm,其圓度和圓柱度均要求納米級精度。被送入太空的哈勃望遠鏡(HST),可攝取億萬千米遠的星球的圖像，為了加工該望遠鏡屮直徑為2.4m.重達900kg的大型反光鏡，專門研制了一臺形狀精度為O.Olum的加工光學(xué)玻璃的六軸CNC研磨拋光機。據(jù)英國Rolls-Royce公司報道，
6、若將飛機發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片的加工度,由60Mm提高到12”、表面粗糙度由RaO.5Mm減少到0.2Mm,發(fā)動機的加速效率將從89%提高到94%；齒輪的齒形和齒距誤差若能從H前的3?6um,降低到1um,則其單位重量所能傳遞的扭距可提高近1倍。半前，微型衛(wèi)星、微型飛機、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展十分迅猛，涉及微細加工技術(shù)、納米加工技術(shù)和微型機電系統(tǒng)(MEMS)等已形成微型機械制造。這些技術(shù)都在精密和超精密加工范疇內(nèi)，與計算機工業(yè)、國防工業(yè)的發(fā)展直接相關(guān)。在過去相半長一段時期，由于受到西方國家的禁運限制，我國進口國外超精密機床嚴重受限。但當(dāng)1998年我國自己的數(shù)控超精密機床研制成功后，西方國
7、家馬上對我國開禁，我國現(xiàn)在已經(jīng)進口了多臺超精密機床。我國北京機床研究所、航空精密機械研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位現(xiàn)在已能生產(chǎn)若干種超精密數(shù)控金剛石機床，如北京機床研究所研制的加工直徑800mm的超精密車床和哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的超精密車床，這兩臺機床均有兩坐標(biāo)精密數(shù)控系統(tǒng)和兩坐標(biāo)激光在線測量系統(tǒng)，可以加工非球回轉(zhuǎn)曲面；還有哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制了加工KDP晶體大平面的超精密銃床。KDP晶體可用于光學(xué)倍頻，是大功率激光系統(tǒng)屮的重要元件。必須承認，在超?密機床技術(shù)方面，我們與國外先進水平相
