超高速与超精密加工技术

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1、超精密与超高速加工技术超精密加工技术概述超精密加工方法超精密加工的主要影响因素超精密加工的现状超精密加工的发展趋势概述一、超精密加工的概念在机械加工领域中，某个历史时期所能达到的最高加工精度的各种精密加工方法的总称。目前，如果从零件的加工精度来划分的话，可以把亚微米以上精度（尺寸精度高于0.1μm，Ra小于0.025μm）的加工方法称为超精密加工。实现这些加工所采取的工艺方法和技术措施，则称为超精加工技术。加之测量技术、环境保障和材料等问题，人们把这种技术总称为超精工程。二、不同时期的精密和超精密加工的精度20世纪5

2、0年代前精密加工精度5m以上超精密加工精度1m以上20世纪50年代后精密加工精度3-5m超精密加工精度1m20世纪70年代精密加工精度1m超精密加工精度0.1m目前精密加工精度0.1m超精密加工精度0.01-0.001m三、超精密加工的范畴超精密加工的范畴：1、微细加工2、超微细加工3、光整加工4、精整加工四、超精密加工的应用超精密加工技术是适应现代技术发展的一种机械加工新工艺，综合应用了机械技术发展的新成果及现代电子技术、测量技术和计算机技术中先进的控制、测试手段等，使机械加工的精度得到进一步提高，

3、使加工的极限精度向纳米和亚纳米精度发展。超精密加工技术主要应用于：尖端技术、国防工业、微电子工业、激光技术、航空航天、卫星、计量、光学仪器、大规模集成电路、民用产品等。超精密加工的方法一、超精密切削二、超精密磨削三、超精密特种加工四、复合加工一、超精密切削超精密切削主要是指金刚石超精密切削，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，而且表面粗糙度值很小，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

4、硒鼓、光学平面镜，凹凸镜、抛物面镜等。这些零件的加工精度可用表说明。中小型精密幂件的加工精度二、超精密磨削超精密磨削(包括研磨和抛光)超精密磨削加工固体磨料加工固结磨具精密砂轮磨削油石研磨精密珩磨涂覆磨具砂带磨削砂带研抛游离磨料加工精密研磨精密抛光三、超精密特种加工三、超精密加工的主要影响因素影响超精密加工的因素很多，主要有超精密加工机床、超精密加工刀具、被加工材料、超精密测量、加工环境等。（1）超精密加工机床超精密加工机床是实现超精密加工的首要条件。它应满足如下要求：1）高精度包括高的静精度和动精度。主要性能指标有

5、几何精度、定位精度和重复定位精度、分辨率等，如主轴的回转精度、导轨运动精度、分度精度等。2）高刚度包括静刚度、动刚度和热刚度，与此同时，还应考虑由工件、机床、刀具、夹具所组成的工艺系统刚度以及接触刚度。3）高稳定性要求设备能经得起运输、存储考验，在使用过程中应能长时间保持高精度，抗干扰、抗振动，有良好的耐磨性，稳定工作。4）高自动化为了保证质量，减少人为因素影响，设备应用数控系统实现自动化。（2）超精密加工刀具为实现超精密切削所要保证的加工精度和表面质量，超精密切削刀具应满足如下两方面要求。（1）刀具切削部分的几何要

6、求1）刃口能磨得极其锋锐，刃口钝圆半径值极小，能实现超薄切削。2）具有不产生走到痕迹、强度高、切削阻力非常小的刀具切削部分几何形状。3）刀刃无缺陷，切削时刃形将复印在加工表面上，能得到超光滑的镜面。（2）刀具材料的物理及化学性能1）极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量，保证刀具有很长的寿命和很高的尺寸耐用度。2）和工件材料的抗粘性好、化学亲和性小、摩擦系数低，能得到极好的加工表面完整性。目前超精密切削中一般都使用单晶体金刚石特别是天然单晶体金刚石刀具。这主要是因为天然单晶体金刚石有着一系列优异的特性，能满足超精密

7、切削加工对刀具材料的要求。美国在20世纪50年代末，首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术加工，称SPTD（SinglePointDiamondTurning）。在超精密发展的初期，人们把金刚石刀具切削和超精密切削等同起来。金刚石刀具的特点：硬度自然界最高，耐磨性能极好能磨出极其锋利的刀刃导热性能好和有色金属摩擦系数低金刚石晶体具有强烈的各向异性，不同晶面和不同方向的摩擦系数和耐磨性能不同。设计制造金刚石刀具时，必须首先进行晶体定向。金刚石刀具一般带修光刃，有直线修光刃和圆弧修光刃。天然金刚石刀具(单晶金刚石)是超精密

8、加工的唯一理想的刀具。（3）工件材料用于朝精密加工的材料，其化学成分应准确、质地均匀、无杂质；物理力学性能稳定、一致，无外部和内部微观缺陷；加工工艺性能也要有严格的要求。冶炼、铸造、轧碾、热处理等过程必须严格控制，温度、熔渣过滤、晶粒大小、均匀性及方向性等对材料的物理、化学及加工性能均有很大影响。超精密加工用的材料，其化学成分误差应在数量级，且