《精密超精密加工》PPT课件

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1、超精密加工是指被加工零件的尺寸精度为0.1～0.01µm，加工表面粗糙度达Ra0.03～0.0051µm数量级的加工技术。随着加工技术的发展，超精密加工的技术指标也在不断变化。一般加工：精度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；精密与超精密加工技术1.金刚石刀具超

2、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

3、可得到Ra0.01～0.002μm的镜面。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。切削在晶粒内进行；切削力＞原子结合力（剪切应力达13000N/mm2）；刀尖处温度极高，应力极大，普通刀具难以承受高速切削（与传统精密切削相反），工件变形小

4、，表层高温不会波及工件内层，可获得高精度和好表面质量。金刚石超精密加工技术◆机理、特点用于铜、铝及其合金精密切削（切铁金属，由于亲合作用，产生“碳化磨损”，影响刀具寿命和加工质量）；加工各种红外光学材料如锗、硅、ZnS和ZnSe等加工有机玻璃和各种塑料；典型产品：光学反射镜、射电望远镜主镜面、大型投影电视屏幕、照像机塑料镜片、树脂隐形眼镜镜片等。◆应用◆金刚石刀具超精切削刀具材料：天然金刚石，人造单晶金刚石性质用途无色透明、正八面体形状的固体，加工后有夺目光泽。经仔细琢磨后，成为装饰品——钻石。划玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，装在钻探

5、机的钻头钻凿坚硬的岩层。自然界中存在的最硬物质,熔点高。金刚石刀具磨损的常见形式为机械磨损和破损。机械磨损——∵机械摩擦、非常微小；破损——∵本身裂纹、冲击和振动。刀具磨损直接影响到加工质量。（具体视加工材料而定）金刚石刀具只能安装在机床主轴转动非常平稳的高精度机床上使用。（不能有振动）。金刚石车床加工4.5mm陶瓷球图金刚石车床及其加工照片金刚石车床主要性能指标数控系统分辩率/μm400×2005000～1000050000.1～0.01≤0.2/100≤0.1≤0.1≤1/150≤2/100径向1140轴向1020640720最大车削

6、直径和长度/mm最高转速r/min最大进给速度mm/min重复精度(±2σ)/μm主轴径向圆跳动/μm滑台运动的直线度/μm主轴前静压轴承（φ100mm）的刚度/（N/μm）主轴后静压轴承（φ80mm）的刚度/（N/μm）纵横滑台的静压支承刚度/（N/μm）表1金刚石车床主要性能指标主轴轴向圆跳动/μm横滑台对主轴的垂直度/μm精密切削加工精密加工：加工精度为0.1~1um，表面粗糙度为0.02~0.1um。3、增强互换性、促进自动化装配应用。提高加工精度的好处：1、提高产品的性能与质量、稳定性和可靠性；2、促进产品的小型化；精密加工的关

7、键技术：1、精密加工机床2、金刚石刀具3、精密切削机理5、误差补偿4、稳定的加工环境6、精密测量技术精密切削研究最早从金刚石车削开始——金刚石铣削——金刚石镗削，来加工型面和内孔。刀具材料从金刚石刀具材料——立方氮化硼、复合陶瓷等。精密加工的经济性：过去尤其其昂贵的价格、高要求的加工环境在一定程度上限制精密加工的应用范围。现在由于科学技术发展和生活水平的提高，精密加工深入到各个领域。机械制造业：加工工具、卡具、量具，发达国家已经开始零件的精密加工。精密切削机理：采用微量切削方法，对普通切削影响不显著的因素将成为影响精密切削的主要因素。过渡

8、切削：切削时，刀具的切削刃与工件表面存在的关系。弹性滑动——塑性滑动——切削——塑性滑动——弹性滑动零件的最终工序的最小切入深度应小于或等于零件的加工精度。切削力的来源：1、切削层金属、切屑和