机械制造技术基础 3D版 教学课件 作者 李凯岭13 机械制造技术基础 3D 第13章 制造模式与制造技术.ppt

《机械制造技术基础 3D版 教学课件 作者 李凯岭13 机械制造技术基础 3D 第13章 制造模式与制造技术.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第13章制造模式与制造技术主要内容现代科学技术的发展与交叉融合，给制造技术提出了新的要求，也给予了强大支持。因此，涌现了许多先进制造技术。超高速切削、超精密加工、微机械制造等技术近年来有了长足的发展。快速响应制造技术主要包括产品的快速设计、快速开发、快速制造及生产系统的快速组成。先进制造技术的许多重要概念都与快速响应密切相关。其中主要有快速成形制造（RP&M，RapidPrototyping&Manufacturing），并行工程、虚拟制造、CIMS、敏捷制造、智能制造、动态联盟与虚拟公司等。可持

2、续发展战略以高技术努力降低自然资源消耗，把环境保护与自然资源统筹考虑地发展。制造模式与制造技术13.1先进制造工艺技术制造模式与制造技术现代机械工业之所以要致力于提高加工精度，其主要原因在于：提高产品的性能和质量，提高其稳定性和可靠性，促进产品的小型化，增强零件的互换性，提高装配生产率，并促进自动化装配。精密、超精密加工技术的提高，有力地推动了各种新技术的发展。13.1.1超精密加工超精密加工是尖端技术产品发展中不可缺少的关键加工手段。制造模式与制造技术在高精度加工范围内，根据加工精度水平的不同，

3、可进一步划分为精密加工、超精密加工和纳米加工三个档次。加工公差为10.0～0.1μm，表面粗糙度Ra0.30～0.03μm的加工称为精密加工；加工公差为0.1～0.01μm、表面粗糙度Ra0.03～0.005μm的加工称为超精密加工；加工公差小于0.01μm、表面粗糙度Ra小于0.005μm的加工称为纳米加工。制造模式与制造技术精密和超精密加工目前包含三个领域①超精密切削。如超精密金刚石切削，可加工各种镜面，它成功地解决了高精度大型抛物面镜的加工，用于激光光核聚变系统和天体望远镜。②精密和超精密磨

4、削研磨。可以解决大规模集成电路基片的加工和高精度硬磁盘的加工等。③精密特种加工。如电子束、离子束加工，使美国超大规模集成电路线宽达0.1μm(八十年代水平)。制造模式与制造技术加工方法所能达到的加工精度等级取决于其能切除的最小背吃刀量apmin，如纳米级加工方法的apmin必须小于1nm。影响微量切除能力的主要因素有：1）切削工具的刃口锋利程度切削工具的刃口锋利程度一般用刃口钝圆半径ρ进行评定，钝圆半径ρ值越小，刃口越锋利。2）机床加工系统的刚度主要是机床主轴系统和刀架进给系统的刚度。刚度越大，超

5、精加工越易实现。3）机床进给系统的分辨率为实现微量切除，数控系统的脉冲当量值要小，数控系统的脉冲当量值一般应为apmin的1/5～1/10。1.超精密加工基本原理（1）微量切除原理制造模式与制造技术制造模式与制造技术（2）精密切除条件具有微量切除能力只是实现超精密加工的必要条件，还必须具有能进行精密切除的设备和环境条件。实现精密切削总的要求是：由机床加工系统不准确引起的静态误差，连同由于力作用、热作用和外界环境干扰引起的动误差，必须小于超精密加工规定的制造公差要求。制造模式与制造技术2.纳米级加工

6、技术纳米技术是一个涉及范围非常广泛的术语，它包括纳米材料、纳米摩擦、纳米电子、纳米光学、纳米生物、纳米机械等，这里只讨论与纳米加工有关的问题。纳米级加工方法种类很多，此处仅以扫描隧道显微加工为例，介绍纳米加工原理和方法，并用以展示近年来人们在研究发展纳米级加工方面所达到的水平。制造模式与制造技术扫描隧道显微镜(STM)可用于测量三维微观表面形貌，也可用作纳米加工。STM的工作原理主要基于量子力学的隧道效应。图13-2所示：当一个具有原子尺度的探针针尖足够接近被加工表面某一原子A时，探针针尖原子与A

7、原子并未接触，也会有隧道电流在探针与被加工材料间通过。在外加电场作用下A原子受到两个方面力的作用，一方面是探针针尖原子对原子A的吸引力，包括范德华(VanDerWall)力和静电力；另一方面是被加工工件上其他原子对A的结合力；当探针针尖原子与A原子的距离小到某一极限距离时，探针针尖原子对A原子的吸引力将大于工件上其他原子对A原子的结合力，探针针尖就能拖动A原子在加工表面上移动，实现原子搬迁。控制探针针尖与被移动原子之间的偏压和距离是实现原子搬迁的两个关键参数。2.纳米级加工技术制造模式与制造技术扫

8、描隧道显微加工原理图（图13-2）1-压电陶瓷管2-探针3-工件制造模式与制造技术高速切削加工(HSM)是近十年来迅速崛起的一项实用先进制造技术。高速切削在加工质量和加工效率两个方面实现了统一，其最突出的优点是生产效率和加工精度提高，表面质量好，生产成本低。超高速切削通常只是相对传统切削加工而言。根据目前的生产和技术水平，国外学者提出：机床主轴转速8000～12000r/min为准高速切削，15000～50000r/min为高速切削，大于50000r/min为超高速切削。国内学者则