超精密加工方法超精密加工刀具超精密加工設(shè)備超精密加工環(huán)境超

第三章

先進(jìn)制造工藝技術(shù)第一節(jié)

精密與超精密加工技術(shù)一、精密與超精密加工技術(shù)概述1、精密加工與超精密加工定義

精密加工是指加工精度在0.1～lμm之間，表面粗糙度Ra在0.lμm以下（稱(chēng)微米加工）

超精密加工的加工精度在0.lμm以下，表

面粗糙度在0.02μm以下（稱(chēng)為亞微米加工）2、精密加工與超精密加工的特點(diǎn)“蛻化”和“進(jìn)化”加工原則微量切除（極薄切削）形成綜合制造工藝系統(tǒng)與自動(dòng)化聯(lián)系十分緊密特種加工方法和復(fù)合加工方法的出現(xiàn)加工檢測(cè)一體化3、精密與超精密加工的應(yīng)用與進(jìn)展超精密加工研究范疇：（關(guān)鍵技術(shù)）超精密加工方法超精密加工刀具超精密加工設(shè)備超精密加工環(huán)境超精密加工精度的在線(xiàn)檢測(cè)及計(jì)量測(cè)試3、精密與超精密加工的應(yīng)用與進(jìn)展

美國(guó)是研究最早的國(guó)家，處于世界領(lǐng)先地位，以民品應(yīng)用為主要對(duì)象英國(guó)的克蘭菲爾德精密工程研究所有較高聲譽(yù)

日本起步較晚，發(fā)展最快，以發(fā)展國(guó)防尖端技術(shù)為主要目標(biāo)。

我國(guó)在70年代末期有長(zhǎng)足進(jìn)步，80年代中期出現(xiàn)了具有世界水平的超精密機(jī)床和部件二、超精密加工方法1、去除加工（分離加工）從工件上去除一部分材料。超精密切削加工形面示例（圖為各種鏡面切削加工的形面）2、結(jié)合加工

利用物理和化學(xué)方法，將不同材料結(jié)合在一起。按結(jié)合的機(jī)理、方法、強(qiáng)弱等，分為附著、注入和連接三種。3、變形加工（流動(dòng)加工）

利用力、熱、分子運(yùn)動(dòng)等手段，使工件產(chǎn)生變形，改變其尺寸、形狀和性能。三、超精密加工刀具

刀具要求：能均勻去除不大于工件加工精度，且厚度極薄的金屬層或非金屬層刀具種類(lèi)：金剛石刀具；超精密磨削砂輪金剛石刀具1、金剛石刀頭的特性：

顏色：有紅色和綠色等多種顏色，其硬度隨顏色而不同；硬度：顯微硬度值比其他物質(zhì)高許多；熱傳導(dǎo)率：在礦物中最大。金剛石刀具2、金剛石刀頭的制造：成形：采用研磨加工方法；研磨方法：用空氣軸承的研磨機(jī)；特殊刀頭的形狀超精密磨削砂輪超精密磨削質(zhì)量控制方面的首要因素：砂輪磨料：應(yīng)與工件材料選配適當(dāng)；磨料粒度：具備形成微刃的粒度；砂輪硬度：硬度中軟。四、超精密加工設(shè)備超精密加工機(jī)床主要功能部件：主軸及其驅(qū)動(dòng)裝置導(dǎo)軌及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置微量進(jìn)給裝置典型液體靜壓軸承主軸結(jié)構(gòu)原理圖1—徑向軸承

2—推力軸承

3—真空吸盤(pán)雙半球空氣靜壓軸承主軸1—前軸承

2—供氣孔

3—后軸承

4—定位環(huán)壓器6—無(wú)刷電動(dòng)機(jī)—多孔石墨5—旋轉(zhuǎn)變7—外殼

8超精密主軸結(jié)構(gòu)靜壓導(dǎo)軌平面型空氣靜壓導(dǎo)軌1—靜壓空氣

2—移動(dòng)工作臺(tái)

3—底座微量進(jìn)給裝置一雙T形彈性變形式進(jìn)給裝置原理圖微量進(jìn)給裝置二壓電陶瓷式微進(jìn)給裝置1—刀夾2—機(jī)座3—壓電陶瓷4—后墊塊5—電感測(cè)頭6—彈性支承五、精密加工環(huán)境

超精密加工必須在超穩(wěn)定的環(huán)境下進(jìn)行。超穩(wěn)定環(huán)境：恒溫、超凈和防振。六、超精密加工精度的在線(xiàn)檢測(cè)及計(jì)量測(cè)試

對(duì)加工誤差進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)，實(shí)時(shí)建模與動(dòng)態(tài)分析預(yù)報(bào)，再根據(jù)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)對(duì)誤差源進(jìn)行補(bǔ)償，從而消除或減少加工誤差。六、超精密加工精度的在線(xiàn)檢測(cè)及計(jì)量測(cè)試大距離的測(cè)量?jī)x器：雙頻激光干涉儀

小距離的測(cè)量?jī)x器：電容式、電感式測(cè)微儀、光纖測(cè)微儀

更小測(cè)量范圍的測(cè)量?jī)x器：掃描隧道顯微鏡、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡激光干涉儀SPA-400多功能掃描探針顯微鏡回