超精密加工
超精密加工技术PPT培训课件
在模具加工中，超精密加工技术能够加工出高精度、高光洁 度的模具表面，提高模具的使用寿命和制件的精度，广泛应 用于塑料模具、压铸模具等领域。
航空航天零件加工
总结词
超精密加工技术在航空航天领域的应 用，涉及发动机叶片、涡轮盘等复杂 零件的加工。
详细描述
由于航空航天领域对零件的精度和性 能要求极高，超精密加工技术能够实 现复杂零件的高精度、高效率加工， 提高航空航天器的性能和安全性。
特种加工原理
特种加工是指利用物理、化学或电学等 非传统机械能来去除材料的一种加工方 法。与传统的切削和磨削加工相比，特 种加工具有更高的加工精度和更广泛的
加工适应性。
常见的特种加工方法包括激光束加工、 电子束加工、离子束加工、等离子体加 工等。这些方法利用高能束流或等离子 体与工件表面相互作用，实现材料的快
误差补偿技术
热误差补偿
通过对机床热误差的测量和建模， 实现对热误差的有效补偿，提高
加工精度。
运动误差补偿
通过对机床运动误差的测量和建 模，实现运动误差的补偿，提高
加工精度。
综合误差补偿
综合运用热误差和运动误差补偿 技术，实现对超精密加工过程中
各种误差的有效补偿。
04 超精密加工技术的应用案 例
光学元件加工
加工精度提升
超精密加工技术面临的技术瓶颈之一是如何进一步提高加工精度 和表面质量。
材料限制
某些特殊材料在超精密加工过程中容易出现裂纹、变形等问题，如 何克服这些材料限制是亟待解决的问题。
加工效率与成本控制
提高加工效率并降低成本是超精密加工技术发展的关键，需要不断 优化工艺参数和设备性能。
新材料加工的挑战
医疗器械
超精密加工技术在医疗器械领域的 应用广泛，如人工关节、心脏瓣膜 等高精度医疗设备的制造。
超精密加工的原理
超精密加工的原理概述超精密加工是一种高精度、高效率的加工方法，广泛应用于电子、光学、航空航天等领域。
本文将从原理、设备和应用三个方面探讨超精密加工的相关知识。
原理超精密加工的原理主要包括以下几个方面： 1. 基于材料理论 - 材料塑性变形的特性 - 材料的热变形 - 材料的热处理对机械性能的影响2.基于机械理论–刀具的材料选择及形状设计–刀具的旋转轴心与工件表面的相对运动方式–切削力的传递及控制方法3.基于控制理论–精密伺服系统的设计与控制–运动平台的阻尼、刚性及动力学特性–跟随误差的修正算法设备超精密加工的设备主要包括以下几个方面： 1. 精密机床 - 高刚性床身结构 - 高精度的滚珠丝杆传动系统 - 紧密密封的工作室，防止外界温度、湿度的影响2.精密主轴系统–高速、高精度的主轴–降低热变形的冷却系统–精密的轴承及润滑系统3.精密传感系统–高精度的位移传感器–高精度的温度传感器–高灵敏度的力传感器4.控制系统–高性能的数控系统–高速、高精度的驱动系统–稳定可靠的供电系统应用超精密加工在许多领域都有广泛的应用，下面列举了其中的几个方面： 1. 光学元件的制造 - 高精度透镜的加工 - 高精度光学表面的抛光 - 高精度反射镜的加工2.微电子芯片的制造–高精度半导体材料的切割–高精度线路板的制作–高精度芯片的封装3.航空航天领域–高精度涡轮叶片的加工–高精度发动机零件的制造4.医疗领域–高精度人工关节的制造–高精度医疗器械的加工结论超精密加工是一种重要的加工技术，其原理基于材料、机械和控制理论。
在具备高精度的设备和控制系统的支持下，超精密加工可以应用于光学、电子、航空航天和医疗等领域，为这些领域的发展提供了关键支持。
随着科技的不断进步，相信超精密加工将在未来发挥更加重要的作用。
第2章 精密超精密加工技术概论
8
材料去除单位与相关因素
去除材料的单位为10 时将以龟裂的形式发生破坏； 去除材料的单位为 -3cm时将以龟裂的形式发生破坏；以微米 时将以龟裂的形式发生破坏 以微米(µm) 级尺寸去除，则表现为位错；而以Å级去除则为原子单位去除 级去除则为原子单位去除。 级尺寸去除，则表现为位错；而以 级去除则为原子单位去除。 按去除尺寸单位分，可以把Ⅲ 区间称为普通精度， 按去除尺寸单位分，可以把Ⅲ一Ⅳ区间称为普通精度，Ⅱ一Ⅲ区间 为精密加工，I—Ⅱ区间为超精密加工。 为精密加工， Ⅱ区间为超精密加工。
13
超 精 密 加 工 的 材 料
各种产品与所要求的精度范围
加工精度范围 普 通 加 工 精密 加工 200um 300um 机械产品
一般机器零件、 家用机器、 一般机器零件 、 家用机器 、 通用齿轮、 通用齿轮 、 螺纹 、 打字机零 汽车零件、 件、汽车零件、缝纫机零件
电子产品
光学产品
通用电气机具（ 开关、 通用电气机具 （ 开关 、 电 照相机壳体 动机） 动机） 照相机快门、照相机镜筒。 照相机快门、照相机镜筒。 电子零件外壳、小型电机、 电子零件外壳、小型电机、 半导体、二极管。 半导体、二极管。 透镜、棱镜、半导体纤维、 透镜、棱镜、半导体纤维、 接口。 接口。
0.5um 超 精 密 加 工
VTR 磁头、磁尺、电荷耦 精密透镜、精密棱镜、光 磁头、磁尺、 精密透镜、精密棱镜、 曝光版、 合器件、 石英振子、磁泡、 学分析尺、 曝光版 合器件 、 石英振子 、 磁泡 、 学分析尺、IC曝光版、激 IC元件、磁控管。 元件、 元件 磁控管。 光反射镜、多面反射镜、 光反射镜、多面反射镜、 X射线反射镜 射线反射镜 光学平晶、 光学平晶、精密非涅尔透 衍射光栅、光盘。 镜、衍射光栅、光盘。
常用精密加工和超精密加工方法
常用精密加工和超精密加工方法(1)钻削加工：是将工件上的金属材料在刀具作用下进行来回转动，把车削面旋转出来，是加工圆柱形、锥形、凹形孔和凹陷、螺纹等零部件表面等的单一机床加工方法。
(2)车削加工：是指加工零件时借助车刀切削，用于加工外螺纹、花键、形状方程式曲面及其他复杂曲面等外形精密零部件。
(3)铣削加工：是指利用滚筒式或刀片式的刀具的移动和旋转，把工件表面形成各种曲面的一种机床加工方法，主要用于加工工件体上的平面、槽、沟等工件表面。
(4)磨削加工：是指采用研磨轮加工工件表面，采用悬磨或抛光技术将其加工精度提高，使其表面光洁度、粗糙程度达到要求的一种机床加工方法。
(5)拉铆加工：是指拉铆头将两个工件紧固在一起，从而使两个工件处于相对固定的位置，而不受旋转影响的一种加工方法，是将机械元件拉铆加工的技术。
(1)水切削加工：是将工件表面由削刀削成薄片，然后由水冲刷把薄片去除，达到精密加工表面粗糙度和平整度要求的一种加工方法。
(2)气刀加工：是将刀具用空气喷射动力使得刀具旋转，切削工件的加工方法，可以实现高速、大功率的切削，适用于切削金属界面、铸件、钢材等表面加工。
(3)超声波加工：是指使用超声波让工件表面产生振动，来切削、拉分和焊接工件表面等加工方法，可以达到更高的精度和更小的表面粗糙度，并且可以实现连续加工。
(4)电火花加工：是一种快速高效的切削方法，主要是通过产生火花后，再通过冲击脉冲和热能来融化微小部份表面材料，从而实现准确切削的一种加工方法。
(5)激光加工：是通过产生强大的激光能，对工件表面进行破碎溶解而实现加工的一种加工方法，可以获得极高的切削精度、平整度和极好的加工质量，和小尺寸孔、槽加工。
超精密加工技术的发展现状
超精密加工技术的发展现状超精密加工技术的发展现状，哎呀，真是个让人觉得又神奇又复杂的话题啊！咱们得先了解一下超精密加工是什么。
它其实就是用极高的精度来加工材料，想想看，能把东西做到这么精准，真是令人叹为观止。
现在的制造业可离不开它，尤其是在航空、医疗、电子这些领域，越是高端的东西，越离不开超精密加工。
想象一下，微米级别的加工，那得多细腻啊！说真的，这技术的发展，真的是让人感觉到科技的力量。
在这过程中，咱们得提到几项关键技术，比如说光刻、超声波加工，还有激光加工。
光刻技术可谓是个“大明星”，在芯片制造中大显身手，像是在细致的画布上作画，光线勾勒出无数精致的图案。
超声波加工呢，哎，别小看它，利用声波的振动来加工，能把很多材料轻松处理掉，真是个“小帮手”。
激光加工嘛，嘿，那可是一把双刃剑，精准又快速，火花四溅的场景让人忍不住想为它点赞。
不过，话说回来，技术再先进，也得面对一些挑战。
比如说，成本问题。
超精密加工的设备可不是白菜价，维护保养更是个大开销。
这让很多小企业在这条路上犹豫不决，真是让人心疼。
材料的选择也非常重要，有些材料在超精密加工中表现得特别好，而有些则像个“死胖子”，怎么都弄不动。
为了追求更好的效果，研究人员们可是费尽心思，真是“煞费苦心”啊。
还有就是人才的培养。
这方面可不能马虎，超精密加工需要的人才既要有理论知识，又要有丰富的实践经验。
现在的大学里，很多学校已经开始设置相关课程，目的就是希望能培养出更多的技术人才，未来可得靠他们“撑门面”呢。
真心希望越来越多的人能加入这个行业，给我们带来更多的惊喜。
说到应用，超精密加工的舞台可大了！像航天器、手术刀、手机的内部零件等等，几乎无处不在。
你看看，航天器上那些复杂的零部件，没有超精密加工，恐怕就飞不起来了！还有手术刀，医生可不能用个普通的刀子，精细的切口直接关系到手术的成功与否，这可是关乎生命的大事啊！而手机的微小零件，哪个能离开超精密加工的加持？所以说，这技术的重要性，不用多说，大家都懂。
第5章 精密、超精密加工技术
• 和表面粗糙度的检验，而且要测量加工设备 的精度和基础零部件的精度。 • 高精度的尺寸和几何形状可采用分辨率为 0.1~0.01µ m，的电子测微计、分辨率为 0.01~0.001µ m的电感测微仪或电容测微仪来 测量。圆度还可以用精度为0.01µ m的圆度仪 来测量。
加工设备必须具有高精度的主轴系统、进给 系统（包括微位移装臵），现在的超精密车 床，其主轴回转精度可达0.02µ m，导轨直线 度可达1000000：0.025，定位精度可达 0.013µ m，进给分辨率可达0.005µ m。其回转 零件应进行精密的动平衡。
• 2）高刚度
• 包括静刚度和动刚度，不仅要注意零件本身
• 精密和超精密磨料加工是利用细粒度的磨粒 和微粉主要对黑色金属、硬脆材料等进行加 工，按具体地加工方法分为精密和超精密磨 削,加工精度可达5~0.5µ m，表面粗糙度 Ra0.05~0.008µ m）；精密和超精密研磨（加 工精度可达10~0.1µ m，表面粗糙度 Ra0.01~0.008µ m）；
合金等刀具进行精密和超精密切削，这些刀
具材料的切削效果不如金刚石，但能加工黑
色金属。对黑色金属等硬脆材料的精密加工
和超精密加工，一般多采用磨削、研磨、抛
光等方法。
• 精密和超精密磨削时，通常采用粒度240#~W7
或更细的白刚玉或铬刚玉磨料和树脂结合剂
制成的紧密组织砂轮，经金刚石精细修整后
• 进行加工。
• 出现了精密电火花加工、精密电解加工、精
密超声波加工、分子束加工、电子束加工、
离子束加工、原子束加工、激光加工、微波
加工、等离子体加工、光刻、电铸及变形加
工等。
• 4.复合加工
• 复合加工是将几种加工方法叠合在一起，发 挥各种加工方法的长处，达到高质量（加工
超精密加工
学反应而有助于上述现象。
研磨抛光加工机器
高速离心研磨抛光机 FD-36LP平面抛光机 直口型振动研磨机
三、超精密研磨和抛光
超精密研磨和抛光是加工误差<0.1 μm，表面粗糙度Ra<0.02 μm的加工方法。
超精密研磨和抛光加工有很多，如平面研磨抛光、浮动研磨 抛光、磁力研磨抛光、电解磁力研磨抛光、液面研磨抛光、 离子束研磨抛光、超声研磨抛光、水合研磨抛光等
工面。
由于工件、磨粒、研具和研磨液等的不同，三者的研磨表面状 态也不同。表面的形成，是在产生切屑、研具的磨损和磨粒破碎等 综合在一起的复杂情况下进行的。 硬脆材料的研磨
微小破碎痕迹构成的无光泽面； 磨粒不是பைடு நூலகம்用于镜面而是作用在有凸凹和裂纹等处的表面上，
并产生磨屑。 金属材料的研磨
表面没有裂纹；
（3）非传统的超精密研磨抛光加工
传统的研磨抛光方法是完全 靠微细磨粒的机械作用去除 被研磨表面的材质，达到很 高的加工表面。
最近出现新原理的研磨抛光 方法其工作原理有些已不完 全是纯机械的去除，有些不 用传统的研具和磨料。这些 新的研磨抛光方法可以达到 分子级和原子级材料的去除， 并达到相应的极高几何精度 和无缺陷无变质层的加工表 面。
双平面研磨加工用于加工要求高质量平行 平面的工件。其能避免夹具的粘结误差及 薄片工件两面的应力差引起的变形问题。
（2）单平面研磨抛光机
单面研磨方式：用于加工易碎的脆性材料平行薄片工件。因为当 工件的厚度只有几十微米时，工件与研磨盘紧密接触会使加工阻 力增大，从而引起薄片工件的破碎。其中被加工晶片粘贴于工件 盘上，研磨盘由电机带动以一恒定的转速做匀速圆周运动，工件 盘与被加工晶片在受到与研磨盘之间的摩擦力作用，由静止到以 一恒定的角速度作匀速转动。
《现代制造技术》ppt 第3章 精密加工和超精密加工
度、高外表质量、高寿命的一种高效加工方法。 可有效地提高尺寸精度、形状精度和减小Ra值， 但不能提高孔与其他外表的位置精度。
② 可加工铸铁件、淬硬和不淬硬钢件及青铜 件等，但不宜加工韧性大的有色金属件。
③ 珩磨主要用于孔加工。在孔珩磨加工中， 是以原加工孔中心来进行导向。加工孔径 范围为φ5～ φ500，深径比可达10。
3.1.3 工艺特点
1．精密加工和超精密加工都是以精密元件为 加工对象，与精密元件密切结合而开展起 来的。
2．精密加工和超精密加工不仅要保证很高的 精度和外表质量，同时要求有很高的稳定 性或保持性，不受外界条件变化的干扰， 因此，要注意以下几个方面：
〔1〕工件材料本身的均匀性和性能的一致性，不允 许存在内部或外部的微观缺陷，甚至对材料组织 的纤维化有一定要求，如精密磁盘的铝合金盘基 就不允许有组织纤维化，精密金属球也是一样。
精密切削加工
3.2.1 精密切削加工
精密、超精密切削加工主要是利用立方氮 化硼〔CBN〕、人造〔聚晶〕金刚石和单晶 金刚石刀具进行的切削加工。
3.2.2 精密、超精密切削加工应用实例
尖端产品和现代化武器依赖于超精密加工， 如：
(1)导弹的命中精度，由惯性仪决定，而惯性 仪是超精密加工产品，1Kg重的陀螺转子， 其质量中心偏离其对称轴0.5nm，会引起 100m的射程误差和50m的轨道误差；
3.3.3 精密磨削加工实例
1〕圆柱形镜面磨削加工方法：磨削速度选 V=25~35m/s，粗磨时fr=0.02~0.07mm，精 磨时fr=3~10µm；当用油石研、抛时， V=10~50m/min，材料的去除速度为 0.1µm~1µm/min。超精磨削可到达0.01µm的 圆度和Ra 0.002µm的外表粗糙度。
超精密加工技术
超精密加工技术----发展及对策超精密加工技术，是现代机械制造业最主要的发展方向之一。
在提高机电产品的性能、质量和发展高新技术中起着至关重要的作用，并且已成为在国际竞争中取得成功的关键技术。
超精密加工是指亚微米级(尺寸误差为0.3～0.03μm，表面粗糙度为Ra0.03～0.005μm)和纳米级(精度误差为0.03μm，表面粗糙度小于Ra0.005μm)精度的加工。
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。
超精密加工主要包括三个领域：1、超精密切削加工如金刚石刀具的超精密切削，可加工各种镜面。
它已成功地解决了用于激光核聚变系统和天体望远镜的大型抛物面镜的加工。
2、超精密磨削和研磨加工如高密度硬磁盘的涂层表面加工和大规模集成电路基片的加工。
3、超精密特种加工如大规模集成电路芯片上的图形是用电子束、离子束刻蚀的方法加工，线宽可达0.1μm。
如用扫描隧道电子显微镜(STM)加工，线宽可达2～5nm。
国外概况美国是最早研制开发超精密加工技术的国家。
早在1962年，美国就开发出以单点金刚石车刀镜面切削铝合金和无氧铜的超精密半球车床，其主轴回转精度为0.125μm，加工直径为φ100mm的半球，尺寸精度为±0.6μm，粗糙度为Ra0.025μm。
1984年又研制成功大型光学金刚石车床，可加工重1350kg，φ1625mm的大型零件，工件的圆度和平面度达0.025μm，表面粗糙度为Ra0.042μm。
在该机床上采用多项新技术，如多光路激光测量反馈控制，用静电电容测微仪测量工件变形，32位机的CNC系统，用摩擦式驱动进给和热交换器控制温度等。
美国利用自己已有的成熟单元技术，只用两周的时间便组装成了一台小型的超精密加工车床(BODTM型)，用刀尖半径为5～10nm的单晶金刚石刀具，实现切削厚度为1nm (纳米)的加工。
尽管如此，最近美国政府还是继续把微米级和纳米级的加工技术作为国家的关键技术之一，这足以说明美国对这一技术的重视。
超精密切削加工
研发节能技术和设备，降低切削加工的能耗和排放，提高资源利用效率。
THANK YOU
智能化与自动化
智能切削参数优化
通过智能化技术，实现切削参数的实时优化，提高加工效率和降 低能耗。
自动化监控与补偿
利用传感器和机器视觉技术，实现切削过程的自动化监控和补偿， 提高加工精度和稳定性。
智能切削决策支持系统
开发智能切削决策支持系统，为切削加工提供科学依据和优化建议。
切削过程建模与仿真
切削力模型
清洗作用
03
切削液可以清除切屑和磨粒，防止其粘附在刀具和工件上，影
响加工精度和质量。
切削参数优化
切削深度优化
根据工件材料和加工要求，选择合适的切削深度，以实现高效、 高精度的加工效果。
切削速度优化
根据刀具材料和工件材料，选择合适的切削速度，以提高加工效 率、减小刀具磨损和防止工件热变形。
进给量优化
04
超精密切削加工的挑战与解决 方案
刀具磨损
总结词
刀具磨损是超精密切削加工中常见的问题，它会影响 加工精度和表面质量。
详细描述
在超精密切削加工过程中，刀具与工件的高速摩擦会 导致刀具磨损，进而影响切削刃的锋利度和切削深度 ，最终导致工件表面粗糙度增加或产生加工误差。为 了解决这一问题，可以采用高硬度、高耐磨性的刀具 材料，如金刚石或立方氮化硼等，以提高刀具的耐磨 性和使用寿命。此外，优化切削参数、加强刀具冷却 和润滑也是减轻刀具磨损的有效措施。
韧性决定了材料抵抗切削应力的能力。韧性较好的材料在切 削过程中不易开裂或崩刃，能够获得较好的表面质量。在超 精密切削加工中，应选择具有较好韧性的材料，以减小切削 过程中的振动和热变形。
材料热导率
《精密超精密加工》课件
04
精密超精密加工材料
金属材料
01
02
03
钢铁
常用的金属材料，具有高 强度、耐磨性和耐腐蚀性 ，适用于各种精密超精密 加工应用。
铜合金
具有良好的导热性和导电 性，广泛用于电子和通信 行业。
钛合金
具有高强度、轻质和耐腐 蚀性，常用于航空和医疗 领域。
非金属材料
陶瓷
具有高硬度、耐高温和化学稳定性，适用于高精度和 高硬度的加工需求。
详细描述
防止加工过程中的损伤需要从多个方面入手，包括优化刀具设计、选择合适的切削参数 、加强刀具管理和维护等。此外，采用新型的涂层技术和刀具材料也是防止损伤的有效
手段。
06
பைடு நூலகம்
精密超精密加工的应用案例
航空航天领域的应用案例
总结词
精密超精密加工技术在航空航天领域的应用广泛，涉 及发动机叶片、涡轮盘、航空仪表等关键部件的制造 。
这些技术包括离子束加工、电子束加工、激光束加工等。这些技术通常具有更高的加工精度和更广泛 的适用范围，可以应用于各种不同的材料和领域。
03
精密超精密加工设备与工具
超精密切削加工设备
01
超精密切削加工设备主要用于高 精度零件的切削加工，其特点是 切削精度高、加工表面质量好、 加工效率高。
02
常见的超精密切削加工设备包括 数控机床、激光切割机、水切割 机等。
汽车工业领域的应用案例
总结词
精密超精密加工技术在汽车工业领域的应用主要涉及 汽车发动机、变速器、制动系统等关键零部件的制造 。
详细描述
在汽车工业领域，精密超精密加工技术主要用于制造汽 车发动机、变速器、制动系统等关键零部件。这些零部 件的性能对汽车的性能和安全性有重要影响。精密超精 密加工技术能够提高零部件的精度和耐磨性，降低摩擦 和阻力，提高燃油经济性和排放性能。同时，还能缩短 产品研发周期，提高生产效率，降低制造成本。
精密加工超精密加工和细微加工
超净：在未经净化的一般环境下，尘 埃数量极大，绝大部分尘埃的直径小 于1µm，也有不少直径在1µm以上甚 至超过10µm的尘埃。这些尘埃如果落 在加工表面上，可能将表面拉伤；如 果落在量具测量表面上，就会造成操 作者或质检员的错误判断。因此，精 密加工和超精密加工必须有与加工相 对应的超净工作环境
则可达0.02µm 金刚石精密切削铜和铝时
v＝200~500m/min αp＝0.002~0.003mm f＝0.01~0.04mm/r。
18
2．精密磨削及金刚石超精密磨削 精密磨削是指加工精度为1~0.1m，
Ra为0.16~0.006m的磨削方法；而 超精密磨削则是指加工精度高于 0.1m，Ra<0.04 ~0.02m的磨削方 法
25
细微加工技术是指制造微小尺寸零 件、部件和装置的加工和装配技术， 属精密、超精密加工的范畴。其工 艺技术包括：精密和超精密的切削 与磨削方法；绝大多数的特种加工 方法；与特种加工有机结合的复合 加工方法等三类
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常用的细微加工方法及其应用参见 表5-15
电子束曝光光刻加工过程
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28
制和工艺过程优化等生产自动化技术
11
四、常用的精密加工和超精密加工和细 微加工方法
采用金刚石刀具对工件进行超精密的微 细切削和应用磨料磨具对工件进行珩磨、 研磨、抛光、精密和超精密磨削等
采用电化学加工、三束加工、超声波加 工等特种加工方法及复合加工
微细加工是指制造微小尺寸零件的生产 加工技术
IT5以上）、Ra<0.1µm的加工方法， 如金刚石车削、高精密磨削、研磨、 珩磨、冷压加工等
3
3．超精密加工 指加工精度在0.1µm ~0.01µm、Ra
精密与超精密加工技术现状和发展展望
精密与超精密加工技术现状和发展展望精密加工技术是一种在当今制造业中非常重要的技术，它的发展与制造业的发展息息相关。
精密加工技术是通过对材料进行高精度的加工来制造出各种精密零部件，这些精密零部件被广泛应用于汽车、航空航天、医疗器械、电子产品等各个领域。
现阶段，精密加工技术已经取得了很大的进步，各种高精度的加工设备和加工工艺层出不穷。
在这些技术发展的基础上，超精密加工技术应运而生。
超精密加工技术是一种相对于精密加工技术更加高端、更加精密的加工技术，它可以实现对材料的超高精度加工，甚至可以达到纳米级的精度。
这种技术对于一些特殊材料的加工非常重要，比如硬质合金、钢、陶瓷等材料。
超精密加工技术的发展展望是非常乐观的。
随着科学技术的不断进步，各种先进的加工设备和工艺将不断涌现。
在这种趋势下，超精密加工技术将会得到更加广泛的应用。
在汽车工业中，超精密加工技术可以用于制造高压油泵的零部件，提高汽车发动机燃油的利用率；在医疗器械领域，超精密加工技术可以用于制造各种医疗器械的零部件，提高医疗器械的精度和安全性。
在未来的发展中，我们还可以看到超精密加工技术将会在航空航天领域得到更广泛的应用。
超精密加工技术可以制造出更加轻巧和高强度的航空零部件，提高航空器的性能和安全性。
超精密加工技术在电子产品领域也有很大的潜力，它可以制造出更小巧、更精密的电子元件，提高电子产品的性能和可靠性。
精密加工技术和超精密加工技术的发展是非常重要的。
它们直接关系到制造业的发展和产品的质量。
相信随着科学技术的不断进步，这些技术将会取得更大的突破，为各个领域带来更多的创新和发展。
精密与超精密加工技术的现状和发展展望精密加工技术是制造业中至关重要的一环，它的发展与制造业的发展密不可分。
精密加工技术通过对材料进行高精度的加工，制造出各种精密零部件，广泛应用于汽车、航空航天、医疗器械、电子产品等各个领域。
当前，精密加工技术已取得了长足的发展，各种高精度加工设备和工艺不断涌现。
精密与超精密加工
1
第一节
概述
在高精度加工范围内，根据加工精度水平的不同， 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。
精密加工----加工公差为10.0～0.1μm，表面粗糙
度Ra0.30～0.03μm的加工精密加工
超精密加工----加工公差为0.1～0.01μm、表面粗
糙度Ra0.03～0.005μm的加工超精密加工；
形状误差 0.1μm
平面度误差 0.04μm 平面度误差 0.04μm 波度 0.01 ～0.02μm 平面度垂直度误差 ＜ 0.1μm 圆柱度误差 ＜0.01μm 形状误差 ＜ 0.03μm
Ra 0.01～0.05μm
Ra ＜0.02μm Ra ＜0.02μm Ra ＜0.02μm Ra ＜0.02μm Ra ＜0.002μm Ra ＜0.01μm
8
第二节 金刚石超精密加工技术
◆ 机理、特点 切削在晶粒内进行(吃刀量a p 1m) 切削力＞原子结合力（剪切应力达 13000 N/ 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，表 层高温不会波及工件内层，可获得高精度和好表面质量 ◆ 应用 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
超高精密磨床 激光高精度 超精密研磨机 测长仪
1900
4
1920
1940
1960 1980 精密加工与超精密加工的发展
超精密加工技术的概念
超精密加工技术的概念
嘿，朋友们！今天咱来唠唠超精密加工技术。
你说这超精密加工技术啊，就好比是一位超级细腻的艺术家，在微观世界里精雕细琢。
咱平常生活里用的好多东西，可都离不开它呢！比如说你那手机，里面的芯片，那可都是经过超精密加工技术打磨出来的呀。
要是没有它，咱的手机能那么厉害吗？能那么流畅地玩游戏、看视频吗？
你再想想那些高端的医疗器械，那得精细到啥程度啊！这超精密加工技术就像是一双神奇的手，能把各种材料雕琢成我们需要的模样，而且精度高得吓人。
这就好像是在头发丝上绣花，难不难？当然难啦！但人家就是能做到。
你说这技术咋就这么牛呢？它能把误差控制在极小极小的范围内，小到你都没法想象。
就好比你要在一粒米上刻字，还得刻得特别清楚，这得有多厉害啊！而且它加工出来的东西，表面光滑得像镜子一样，这可都是技术的功劳啊。
你看看那些航天设备，里面的零件哪个不是靠超精密加工技术打造的？要是精度不够，那还不得出大问题啊！这就像是盖房子，根基不牢，房子能稳吗？超精密加工技术就是那个稳固的根基呀。
咱普通人可能觉得这离我们挺远的，其实不然。
咱生活中的点点滴滴都有它的影子呢。
就说你戴的眼镜吧，镜片的制作也得靠它呀。
还有那些精密的仪器仪表，没有超精密加工技术，它们能那么准确地工作吗？
这超精密加工技术就像是一个隐藏在幕后的英雄，默默地为我们的生活贡献着。
它让我们的科技不断进步，让我们的生活变得更加美好。
咱可得好好珍惜这技术带来的便利呀，可别不当回事儿。
反正我觉得吧，超精密加工技术就是牛，不服不行啊！它就是那个能创造奇迹的魔法，让一切不可能都变成可能。
你说呢？。
超精密磨削加工名词解释
超精密磨削加工名词解释
嘿，你知道啥是超精密磨削加工不？这可真是个超级厉害的玩意儿啊！就好比一个技艺高超的大师，能把材料雕琢得无比精细。
超精密磨削加工啊，简单来说，就是一种能让工件表面变得超级光滑、精度超高的加工方法。
比如说，你想想看，那些超级精细的电子
元件，像手机里的小零件啥的，它们那么小，要求还那么高，这就得
靠超精密磨削加工啦！
它就像是一个神奇的魔法，能把一块普通的材料变得无比完美。
想
象一下，一块粗糙的金属，经过超精密磨削加工后，变得像镜子一样
光滑闪亮，哇塞，是不是很神奇？
在这个过程中，可不是随随便便就能做到的哦！需要超级专业的设
备和技术人员。
他们就像一群精益求精的艺术家，用心去雕琢每一个
细节。
我曾经见过一次超精密磨削加工的过程，那真的是让我大开眼界！
技术人员们全神贯注地操作着设备，眼睛紧紧盯着工件，生怕出一点
差错。
他们之间的配合默契得就像一个人似的，一个眼神、一个动作，就知道对方要干啥。
而且啊，超精密磨削加工的应用可广泛了呢！不仅仅在电子行业，
在航空航天、医疗器械这些领域也是不可或缺的。
没有它，那些高科
技产品怎么能做得那么完美呢？
超精密磨削加工，它就是现代工业的秘密武器，让我们的生活变得更加美好和精彩！我觉得它真的是太重要了，没有它，很多先进的东西都没法实现啊！。
硬质合金的超精密加工技术
硬质合金的超精密加工技术硬质合金的超精密加工技术，听起来就像是某种高深莫测的技术对吧？一提到“硬质合金”，大家可能马上会想到那些钢铁般坚硬的材料，感觉跟钻石差不多，坚不可摧。
其实呢，硬质合金就是由金属和碳化物通过特殊的工艺结合在一起的，硬度和耐磨性都是超乎想象的。
就拿我们平常生活中常见的刀具、模具来说，很多都用的就是硬质合金材料。
想象一下，那些锋利无比的切割工具，每次处理金属或者塑料的时候，都在无声无息中展现出它的“刀功”，这背后的秘密就是超精密加工技术。
好家伙，别看它外表冷冰冰的，其实它可“脆弱”得很。
虽然它硬得像个铁疙瘩，但要想让它在加工过程中保持不变形、没有瑕疵，那就得靠一整套超精密的技术了。
说到这，可能有小伙伴就要问了，什么是“超精密加工”？哦，这个可得好好说说。
超精密加工，说白了就是一种让硬质合金在加工过程中，能够精准无误地达到微米甚至纳米级别精度的技术。
也就是说，任何一个加工的细节都得做到极致，哪怕是一个看似不起眼的刮痕，也可能会导致整个产品的失效。
你想啊，那些高端的模具、刀具，一旦有了瑕疵，整个产品就可能报废。
这么一想，超精密加工技术的挑战性就能想象得到。
你得想办法让硬质合金在高温高压的环境下，依然能维持它的形状、精度和硬度。
说到这里，我估计有些朋友会打个哈欠，觉得这话题好像有点儿枯燥，但你别着急，咱们往下聊聊就有意思了。
说到超精密加工技术，怎么能少了“刀具”？是的，大家没听错，刀具在这过程中的作用可大了。
硬质合金这么硬，普通的刀具根本切不动。
所以，制造硬质合金的刀具就成了超精密加工的第一道难题。
它们需要非常坚固而且锋利的刀片来进行切削，而这些刀片通常都是由高硬度的材料做成，比如金刚石或者立方氮化硼。
想象一下，在高转速、高精度的情况下，这些刀具好像是穿越了时空，拥有了“不老神话”一样的耐用性。
可是，这些刀具并不是用力猛砍就能加工成功的。
你要想，硬质合金的耐磨性高得吓人，要切割它得有耐心，得精心调控每一个细节，慢工出细活，差之毫厘，失之千里。
超精密加工名词解释
超精密加工名词解释
超精密加工是一种高精度制造技术，通过使用特殊的设备和工艺方法，对工件进行精确的
切削、磨削、雕刻等加工，以达到非常高的尺寸精度、形状精度和表面质量。
它在微米、
亚微米甚至纳米级别上进行操作，通常用于生产高精度零部件、光学元件、微电子器件等。
超精密加工具有高加工精度、低加工误差、优良的表面质量和轮廓形状控制等特点，广泛
应用于精密机械、光学、电子、航空航天等领域。
该技术要求高精密加工设备、有良好的
机械稳定性和控制能力，并且需要严格控制工件的环境条件，以确保加工过程的稳定性和
精度。
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超精密加工
11-机自-A3
张亚东
20114860081
1，引言
精密及超精密加工并不特指某一种加工技术，并且其加工精度也没有特定的衡量标准。
在瓦特发明蒸汽机的年代，气缸的加工精度是用厘米来衡量的，那时如果加工精度能达到毫米级的话就足以算得上是超精密加工了，而目前一般来说，我们把加工精度在。
加工表面粗糙度在0.02-0.1um 之间的加工方法称为精密加工，而把加工精度高于0.1um的加工表面粗糙度小于0.02um 的加工方法称为超精密加工。
所以说精密及超精密加工代表的是某个时代的先进加工技术，具有很强的时代性。
随着历史的发展9昨天的精密及超精密加工在今天已经变得很普通，而今天的精密及超精密加工在未来也必然会变得普通。
通常认为普通加工是在一般技术水平下完成的加工，精密加工是利用高精度加工机械及工具依靠高水平的加工技术完成的加工，超精密加工在较高水平的加工技术下也并非那么容易完成，而是要使用先进技术经过讨论研究后在实验室条件下进行。
2，超精密车床的总体布局
超精密车床的总体布局直接影响机床的性能和精度。
根据运动要求，现在超精密机床的总体布局有下面几种。
（1）十字形滑座结构
十字形滑座结构即主轴箱部分固定不动．刀架装在十字形滑板上。
这种布局结构要求十字形滑板的上下导轨，不仅要求有很高的直线运动精度，而且要有非常严格的相互垂直精度，这要求有很高的制造精度，才能满足超精密机床的精度要求，否则下滑板的运动误差将影响上滑板的运动精度。
而且，现在的精密机床，都采用双频激光干涉仪作Z xX方向运动的随机位置检测。
这时采用十字形滑座结构很不方便，因为：(1)必须有一路双频激光干涉仪装在移动的十字形滑座上，这将降低测量精度；(2)双频激光干涉测量系统有一定的体积，使整个工作台系统高度大大增加。
采用这种布局时。
主轴箱部分固定不动，因此，主轴用传动带驱动很方便，电动机可以有单独地基，可以减少电动机振动对主轴的影响。
（2）T形布局
近年生产的超精密机床主轴．采用内装式同轴电动机带动。
没有带轮和单独的电动机座，主轴箱成为可移动的部件。
采用横、纵运动分离，由主轴箱部件(纵向)和刀架(横向)共同完成，横、纵向导轨都放在机床的床身上，成T形布局，两导轨可以基本在同一高度上。
这种布局结构，有利于提高导轨的制造精度和运动精度。
同时，检测z、X向运动位置的双频激光测量系统可以装在固定不动的床身上．仅将测量位置的反射镜装在ZxX方向的移动部件上。
这样不仅使测量系统的
安装要简单得多，而且可以大大提高测量精度。
现在的中小型超精密机床常采用这种布局。
（3）R一0布局
刀架溜板装在回转工作台上．改变刀座导轨的转角0和半径r．可加工非球曲面。
在加工的工件厚度改变时，主轴箱(或回转工作台)需要在z向调整。
这种布局的机床结构比较复杂，加工、调整、计算和习惯用的不一致，因此用的不多。
（4）立式结构布局
当工件直径较大并且重量较重时．超精密机床多采用立式结构布局。
超精密机床要求高的刚度，故多用龙门形式。
滑板在横梁上作x向运动，刀架在滑板上作z向的上下运动。
这种十字滑板结构x向的运动精度将直接影响z向的运动精度。
在机床精度要求特别高时．可采取特殊的在线测量和误差补偿措施．来补偿消除运动误差．如美国的LODTM大型超精密立式机床。
根据要设计的车床的加工要求，故采用前述的第一种布局方式，即十字形滑座结构。
这种布局能够保证主轴部分固定，降低因主轴运动过程中产生的误差、振动等对加工精度的影响。
3，超精密加工机床的发展状况
目前在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本，这3个国家的超精密加工装备不仅总体成套水平高，而且商品化的程度也非常高。
各国主要代表性研究机构及机床综述如下。
1962年美国Union Carbide公司研制成功半球车床，它是最早使用金刚石刀具实现超精密镜面切削的机床，可用于加工球形和半球形零件，机床为立式布局，电动机通过带轮带动主轴旋转，主轴采用高精度空气轴承，加工件尺寸精度为0．6斗m，表面粗糙度尺口为0．025¨m以内"1。
美国uⅣL实验室于20世纪80年代研制成功两台大型超精金刚石车床。
一台是卧式DTM-3超精密金刚石车床H1，该机床为T形结构，采用多路激光干涉测量系统，对各轴进行直线和偏移误差补偿。
其系统分辨率为2．5nm，最大加工直径为62 lOOmm，加工精度方面：形状误差可达28nm，圆度和平面度可达12．5rim，表面粗糙度m可达4．2nm。
另一台是立式大型光学金刚石车床LODTMp。
，机床主轴系采用液体静压轴承，位置测量系统采用分辨率为0．625nm的7路双频激光测量系统，50r／rain时的主轴回转精度小于51nm，加工精度可达28nm，可加工直径1．65m、高0．5m、质量1 360kg的工件。
现在仍被公认为世界上精度最高的超精密机床。
美国Moore Nanotechnology System公司生产的超精密金刚石车床Nanotech 250UPL，代表着纳米级加工机床的发展水平。
机床床身采用天然黑花岗岩结构，控制系统采用激光全息式直线移动的全闭环控制系统，分辨率高达0．034nm，采用了基于Pc和Windows的运动控制系统，线性编程精度为Inm、旋转编程精度为0．000 01 o，高纯度铝合金加工试件的加工精度P-V值小于等于0．125tzm，表面粗糙度尺2．0 nm。
北京机床研究所自主研发了一系列具有自主知识产权的超精密机床，如SQUARE系列超精密光学镜面铣床、SPHERE200超精密球面镜加工机床、NANO—TM500纳米级车铣复合加工机床和NAM一820超精密数控车床¨1|。
这些机床的轴系精度小于等于0．05I．Lm，导轨精度达0．1斗m／200mm，加工件(有色金属)表面粗糙度Ra≤0．002斗m。
其中NAM．820超精密数控车床，采用具有自主知识产权、获得国家科技进步一等奖的超精密气体静压主轴，确保主轴的回转精度小于0．05¨,m。
石轴、Z轴采用高精度气体静压导轨，位置反馈元件采用高精度双频激光干涉仪，分辨率为0．01¨m，专用数控系统分辨率高达0．001“m。
NANO，TM500纳米级车铣复合加工机床是目前我国最新一代的纳米级加工机床。
机床溜板采用直线电机对称双驱动结构，最小移动控制量为1nm，机床回转工作台采用空气静压轴承、高分辨率直接驱动结构，回转精度为0．005斗m，机床主轴采用高精度空气静压轴承、整体电主轴结构，回转精度为0．005Ixm，加工件表面粗糙度Ra≤5nm。
4，超精密驱动技术的新进
为了获得高的运动精度的运和分辨.率动超密导轨直的运高线运驱对伺服电高机要求得.很机要既有平高率稳低的运速持.性机既叉高大低调范.围高服好磁兼持, 客美,Parka Hannifin国公高DM度DR司系轨列线运对伺接执行.器榆出力叉.矩位置控和分辨得R ( 64万分之一）, 一主线运服电轴可以采用印刷服电.板高它持惯.小发热惯, 量俄罗斯学者也以采曾飞它持轮储得低一主, 能在加工过程线运服电中及运电传构是一主与脱高.一主离构只它持的靠, 转这种方轴可采法之于速些殊场,动超合滚珠丝构率动电杠床目以采高线运种方.前珠丝高但误差杆本高身弯、合滚高曲运中控跳造高误上螺高母预过精紧等都会密导的运动精给带来影, 响通率动超及运电传常速些应设.计例珠丝上螺是如气有浮高台列行构得主联向精.刚而有、水轨、垂俯度仰靠偏四自精由无约高电传.服电是珠丝高台列行以采束纯力，由扭靠反间高台列行。
因摩线运案技术广采法动超电传高及运程.构减小因摩线运泛既的运有平，由扭联反间紧速缺,动超电杠中电传机要率稳低得和分辨具并之且等构削承高.统通时场别采因摩线运种械。
参考文献
（1）《超精密加工机床的结构设计简述》，艾先云，榆林农业学校，2012.10 （2）《号超精密加工机床及其新技术发》，国防科技大学报，1013.08
（3）《精密及超精密加工的现状及发展前景》，张松松，曾忠，倪建斌，上海理工大学，2009.6。