精密与超精密加工技术精密磨削和超精密磨削

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精密和超精密加工技术

ELID磨削的应用
电子材料，磁性材料的镜面磨削：大尺寸硅片；铁金氧磁头光学材料的镜面磨削：记录用光学材料，光学镜片研磨抛光前陶瓷材料的镜面磨削高精度钢铁材料及复合材料，硬质合金
4、脆性材料精密磨削
尖锐压头下的材料变形过程
(a) 初始加载: 接触区产生—永久塑性变形区，没有任何裂纹破坏。变形区尺寸随载荷增加而变大。 (b) 临界区: 载荷增加到某一数值时，在压头正下方应力集中处产生中介裂纹(M edian Crack)。 (c) 裂纹增长区: 载荷增加, 中介裂纹也随之增长。 (d) 初始卸载阶段: 中介裂纹开始闭合，但不愈合。 (e) 侧向裂纹产生: 进一步卸载，由于接触区弹塑性应力不匹配，产生一个拉应力叠加在应力场中，产生系列向侧边扩展的横向裂纹(L ateral Crack)。 (f) 完全卸载: 侧向裂纹继续扩展，若裂纹延伸到表面则形成破坏的碎屑。
精密、超精密磨削、镜面磨削形成的零散刻痕
1、精密和超精密磨削加工基础
精密和超精密磨削分类
将磨料或微粉与结合剂粘合在一起，形成一定的形状并具有一定强度，再采用烧结、粘接、涂敷等方法形成砂轮、砂条、油石、砂带等磨具。
精密和超精密磨料加工固结磨料加工
磨料或微粉不是固结在一起，而是成游离状态。
3、在线电解磨削技术
ELID磨削的特点
磨削过程具有良好的稳定性； ELID修整法使金刚石砂轮不会过快的磨耗，提高了贵重磨料的利用率； ELID修整法使磨削过程具有良好的可控性；
采用ELID磨削法，容易实现镜面磨削，并可大幅度减少超硬材料被磨零件的残留裂纹。
3、在线电解磨削技术
1、精密和超精密磨削加工基础
切削和磨削的比较

精密加工简答题

Part1 精密加工1.制造技术的发展的两个主要方向是什么？答：精密和超精密加工技术：追求加工上的精度和表面质量的极限；自动化智能制造技术：追求自动化技术的极限：包括了产品设计、制造和管理的自动化。

2.精密和超精密加工技术有何特点？答：(1) 精密加工和超精密加工技术的内涵具有相对性，具体数值随时间的推移而变化，界限是相对的；(2) 超精密加工具有不普及性、保密性；(3) 超精密加工属于尖端技术，是国际竞争取得成功的关键；(4) 超精密加工与测量技术密切相关。

3.为什么研磨、抛光等工艺属于“进化加工”？答：此类工艺均采用游离磨料对零件进行加工，加工所用工装设备要求相对较低，加工后表面质量与机床精度没有直接关系，因此可以用此类加工工艺获得很高的加工质量。

4.精密和超精密加工现在包括哪些领域？答：精密和超精密加工目前包含三个领域：1)超精密切削和磨削加工：2)精密和超精特种加工：3)复合超精密加工技术：传统加工和特种加工的复合，如机械化学抛光、精密电解磨削、精密超声珩磨等5.金刚石刀具又哪些优异性能？答：1)硬度最高，（莫氏硬度10，显微硬度为6000~10000HV）；2)非常耐磨，其相对耐磨性约为钢的9000倍；3)有较大的热容量和良好的导热性，线膨胀系数很小，熔点高于3550℃；4)和有色金属间的摩擦系数低；5)不溶于酸和碱，但能溶于硝酸钠、硝酸钾等盐溶液；在800℃以上的高温下，能与铁或者铁合金反应和溶解；6)可以研磨出极锋利的刃口，没有其他材料可以磨到如此锋利且能长期切削而磨损很小。

6.金刚石刀具磨损或破损的标志？金刚石刀具破损的主要原因是？答：加工质量是否下降超差，粗糙度是否超过规定值。

微小振动引起的微观解理，造成微小崩刃7.什么是刀具锋锐度？表示锋锐度指标是什么？答：刃口锋锐度是指：刀具刃口的锋利程度指标：切削刃钝圆半径ρ的大小。

8.解释金刚石刀具设计时，通常选择100晶面做刀面，而不选择110和111晶面的理由？答：1)100：（100）耐磨性优于（110）；（100）晶面的微观破损强度高于（110）晶面，（100）晶面受载荷时的破损机率比（110）晶面低很多；也更容易磨出高质量的刃口（精磨时不容易微观崩刃，反而容易减小研磨时间--尽管粗磨时费时，效率低些）；（100）晶面和有色金属之间的摩擦系数要低于（110）晶面的摩擦系数。

第七讲精密加工和超精密加工

工艺过程的优化
五、游离磨料的高效加工
（一）超声研磨工艺
• 超声研磨是一种采用游离磨料（研磨膏或研磨液）进行切削的加工方法。磨料通过研磨工具的振动产生切削功能，从而把研磨头（工具）的形状传递到工件上。 • 超声研磨正是利用脆性材料的这一特点。有目的有控制地促进材料表层的断裂和切屑的形成。
二、金刚石车削技术及其应用
1. 金刚石车床的技术关键
• 除了必须满足很高的运动平稳性外，还必须具有很高的定位精度和重复精度。镜面铣削平面时，对主轴只需很高的轴向运动精度，而对径向运动精度要求较低。金刚石车床则须兼备很高的轴向和径向运动精度，才能减少对工件的形状精度和表面粗糙度的影响。 • 目前市场上提供的金刚石车床的主轴大多采用气体静压轴承，轴向和径向的运动误差在50nm以下，个别主轴的运动误差已低于25nm。金刚石车床的滑台在90年代以前绝大部分采用气体静压支承，荷兰的Hembrug 公司则采用液体静压支承。进入90年代以来，美国的 Pneumo公司（现已与Precitech公司合并）的主要产品 Nanoform600和250也采用了具有高刚性、高阻尼和高
（二）超声研磨加工玻璃
• 在玻璃上钻孔时，超声加工已经可以与金刚石钻削竞争，优化后的超声钻孔已经达到金刚石钻削时的材料切除速度。根据孔径和孔深的不同，超声钻孔时的进钻速度可也达到20～40mm/min。 • 用金刚石钻削玻璃上的孔时，需要从两面进刀，以免钻透时出现玻璃崩裂，采用超声钻孔时，则可从一侧直接钻通，工具出口时不会出现玻璃的崩裂。从而可以省去金刚石钻孔时的校正和倒角等加工工序。 • 在玻璃上钻小孔时，超声研磨的作用变得更为重要。普通的金刚石钻孔，最小孔径大约在2mm左右。超声钻孔时的最小孔径几乎没有任何限制，目前在实验室中进行的实验表明，用超声研磨可在3mm厚的玻璃上钻出直径为0.5～1.0mm的小孔

精密和超精密加工技术

1、通常将加工精度在0.1-1um、加工表面粗糙度R在0.02-0.1um之间的加工方法称为精密加工。

而将加工精度高于0.1um、加工表面粗糙度R小于0.01um的加工方法称为超精密加工。

2、提高加工精度的原因：提高制造精度后可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。

3、精密和超精密加工目前包含三个领域：超精密切削；精密和超精密磨削研磨‘精密特种加工。

4、金刚石刀具的超精密切削加工技术，主要应用于两个方面：单件的大型超精密零件的切削加工和大量生产的中小型零件的超精密切削加工技术。

5、金刚石刀具有两个比较重要的问题：晶面的选择；切削刃钝圆半径。

6、超稳定环境条件主要是指恒温、防振、超净和恒湿五个方面的条件。

7、我国应开展超精密加工技术基础的研究，其主要内容包括以下四个方面：1）超精密切削、磨削的基本理论和工艺。

2）超精密设备的关键技术、精度、动特性和热稳定性。

3）超精密加工的精度检测、在线检测和误差补偿。

4）超精密加工的环境条件。

5）超精密加工的材料。

8、超精密切削实际选择的切削速度，经常是根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性选取，即选择振动最小的转速。

9、超精密切削实际能达到的最小切削厚度和金刚石刀具的锋锐度、使用的超精密机床的性能状态、切削时的环境等都直接有关。

10、为实现超精密切削，刀具应具有如下性能：1）极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量，以保证刀具有很长的寿命和很高的尺寸耐用度。

2）切削刃钝圆能磨得极其锋锐，切削刃钝圆半径r值极小，能实现超薄切削厚度。

3）切削刃无缺陷，切削时刃形将复印在加工表面上，能得到超光滑的镜面。

4）和工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因素低，能得到极好的加工表面完整性。

11、SPDT——金刚石刀具切削和超精密切削。

12、晶体受到定向的机械力作用时，可以沿平行于某个平面平整地劈开的现象称为解理现象。

《精密和超精密加工技术(第3版)》第3章精密磨削和超精密磨削

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第1节概述
二、精密和超精密砂轮磨料磨具
磨料及其选择
超硬磨料制作的磨具在以下几方面能够满足精密加工和超精密加工的要求,因此使用广泛。
1)磨具在形状和尺寸上易于保持,使用寿命高,磨削精度高。
2)磨料本身磨损少,可较长时间保持切削性,修整次数少,易于保持精度。
3)磨削时,一般工件温度较低,因此可以减小内应力、裂纹和烧伤等缺
磨具的形状和尺寸及其基体材料
根据机床规格和加工情况选择磨具的形状和尺寸。基体材料与结合剂有关。
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第1节概述
三、精密和超精密涂覆磨具
涂覆磨具分类
根据涂覆磨具的形状、基底材料和工作条件与用途等,分类见下表
涂覆磨具
工作条件
基底材料
形状
耐水 (N)
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精密砂带磨削：砂带粒度F230～F320，加
工精度1μm，Ra0.025; 超精密砂带磨削：砂带粒度W28～W3，加工精度0.1μm，Ra0.025～0.008μm。
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第1节概述
一、精密和超精密加工分类
游离磨料加工
磨料或微粉不是固结在一起，而是成游离状态。传统方法：研磨和抛光新方法：磁性研磨、弹性发射加工、液体动力抛光、液中研抛、磁流体抛光、挤压研抛、喷射加工等。
第3章精密磨削和超精密磨削 3.1 概述
3.2 精密磨削 3.3 超硬磨料砂轮磨削
3.4 超精密磨削
3.5 精密和超精密砂带磨削
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第1节概述
精密和超精密磨料加工是利用细粒度的磨粒和微粉对黑色金属、硬脆材料等进行加工,得到高加工精度和低表面粗糙度值。对于铜、铝及其合金等软金属,用金刚石刀具进行超精密车削是十分有效的,而对于黑色金属、硬脆材料等,用精密和超精密磨料加工在当前是最主要的精密加工手段。

精密和超精密加工技术现状和发展趋势

精密和超精密加工技术现状和发展趋势1.引言国际上在超精密加工技术方面处于领先地位的国家有美国、德国和日本发达国家中，美国、日本、德国等在高技术领域（如国防工业、集成电路、信息技术产业等）之所以一直领先，与这些国家高度重视和发展精密、超精密制造技术有极其重要的关系。

由于加工技术水平的发展，精密和超精密加工划分的界限逐渐向前推移，但在具体数值上没有确切的定义。

被加工零件的尺寸精度在 1.0～0.1μm，表面粗糙度Ra在0.1～0.03μm之间的加工方法称为精密加工。

超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展超精密加工技术主要包括:超精密加工的机理,超精密加工的设备制造技术,超精密加工工具及刃磨技术,超精密测量技术和误差补偿技术,超精密加工工作环境条件。

2.发展现状美国是开展研究最早的国家，也是迄今处于世界领先地位的国家。

早在50年代末，由于航天等尖端技术发展的需要，美国首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术，并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床，用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面、非球面大型零件。

20世纪80年代后期,美国通过能源部“激光核聚变项目”和陆、海、空三军“先进制造技术开发计划”,对超精密金刚石切削机床的开发研究,投入了巨额资金和大量人力,实现了大型零件的微英寸超精密加工。

如美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室已经研制出一台大型光学金刚石车床(Large Op tics Diam ond Turn ing Machine, LODTM ), 是一台最大加工直径为1.63m的立式车床,定位精度可达28nm,借助在线误差补偿能力,它已实现了距离超过1m而直线度误差只有±25nm 的加工。

在美国能源部支持下，LLI实验室和Y-12工厂合作，与1983年成功地研制出大型超精密金刚石车床(DTM—3型)。

精密和超精密加工复习整理资料

精密和超精密加⼯复习整理资料1.精密和超精密加⼯⽬前包含的三个领域：超精密切削、精密和超精密磨削研磨和精密特种加⼯2.超精密加⼯中超稳定的加⼯环境条件主要指（恒温）、（恒湿）、（防振）和（超净）四个⽅⾯的条件。

3.电⽕花型腔加⼯的⼯艺⽅法有：（单电极平动法）、（多电极更换法）、（分解电极法）、简单电极数控创成法等。

4.超精密加⼯机床的总体布局形式主要有以下⼏种：（T形布局）、（⼗字形布局）、（R-θ布局）、（⽴式结构布局）等。

5.实现超精密加⼯的技术⽀撑条件主要包括：（超精密加⼯机理与⼯艺⽅法）、（超精密加⼯机床设备）、（超精密加⼯⼯具）、（精密测量和误差补偿）、⾼质量的⼯件材料、超稳定的加⼯环境条件等。

6.激光加⼯设备主要包括电源、（激光器）、（光学系统）、（机械系统）、控制系统、冷却系统等部分。

7.精密和超精密加⼯机床主轴轴承的常⽤形式有（液体静压轴承）和（空⽓静压轴承）。

8.⾦刚⽯晶体的激光定向原理是利⽤⾦刚⽯在不同结晶⽅向上（因晶体结构不同⽽对激光反射形成不同的衍射图像）进⾏的。

9.电⽕花加⼯蚀除⾦属材料的微观物理过程可分为（介质电离击穿）、（介质热分解、电极材料熔化、⽓化）、（蚀除物抛出）和（间隙介质消电离）四个阶段。

10.超精密加⼯机床的关键部件主要有：（精密主轴部件）、（导轨部件）和（进给驱动系统）等。

11.三束加⼯是指电⼦束、离⼦束和激光束。

12.所谓空⽓洁净度是指空⽓中含尘埃量多少的程度。

13.⼯业⽣产中常见的噪声主要有空⽓动⼒噪声、机械噪声和电磁噪声。

14.纳⽶级加⼯精度包含：纳⽶级尺⼨精度、纳⽶级⼏何形状精度、纳⽶级表⾯质量。

15.超精密切削时积屑瘤的⽣成规律：1）在低速切削时，h0值⽐较稳定；在中速时值不稳定。

2）在进给量f很⼩时，h0较⼤3）在背吃⼑量a p<25um时，h0变化不⼤；在a p>25um时，h0将随a p的值增⼤⽽增⼤。

16.超精密切削时积屑瘤对切削过程的影响：积屑瘤⾼时切削⼒⼤，积屑瘤⼩时切削⼒⼩。

精密和超精密加工技术考试题

1.精密和超精密加工目前包括三个领域：超精密切削，精密和超精密磨削研磨，精密特种加工。

2.金刚石刀具有两个比较重要的问题：一是晶面的选择，再就是金刚石刀具的研磨质量----切削刃钝圆半径r n 。

3.最近出现的隧道扫描显微镜的分辨率为0.01nm，是目前世界上精度最高的测量仪，可用于测量金属和半导体零件表面的原子分布的形貌。

最新的研究证实，在扫描隧道显微镜下可移动原子，实现精密工程的最终目标----原子级精密加工。

4.用金刚石刀具进行超精密切削，用于加工铝合金、无氧铜、黄铜、非电解镍等有色金属和某些非金属材料。

5.超精密切削时，切削速度并不受刀具寿命的制约，这点和普通的切削规律不同的。

6.超精密切削实际是根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性选取，即选择振动最小的转速。

7.超精切削时，积屑瘤高时切削力大，积屑瘤小时切削力小，和普通切削切钢时的规律正好相反。

8.超精密切削时，加工表面粗超度是直接和积屑瘤的高度有关，即积屑瘤高度大，表面粗糙度大；积屑瘤小时加工表面粗糙度艺小。

9.使用切削液后，已消除了积屑瘤对加工表面粗糙度的影响，这是切削速度已和加工表面粗糙的无关，这种情况和普通切削时切刚的规律不同。

10.超精密切削加工表面层的残留应力，也是表面质量的重要标志。

它不仅影响材料的疲劳强度和耐磨性，而且影响加工零件的长期尺寸稳定性。

11.超精密切削实际能达到的最小切削厚度和金刚石刀具的锋锐度、使用的超精密机床的性能状态、切削时的环境条件等都直接有关。

12.实验结果是在两把刀都比较锋锐的情况下获得的。

可以看到No1车刀（前后为（100）晶面）和No2车刀（为（110）晶面）的加工表面粗糙度相差不多。

13.用（100）晶面的No1车刀切出的表面层残余应力小于用（110）晶面的No2车刀所切出的，特别是切向残余应力。

14.（简答）从金刚石的物理性能看，它有甚高的硬度、较高的热导率、和有色金属间摩擦因数低、开始氧化的温度较高，这些都是超精密切削刀具所要求的。

精密与超精密加工试题和答案

1）精密和超精密加工的精度范围分别为多少？超精密加工包括哪些领域？2）答：精密与超精密加工的精度随着科学技术的发展不断提高, 以目前的加工能力而言, 精密加工的精度范围是0.1~1μm, 加工表面精度Ra在0.02~0.1μm之间。

超精密加工的精度高于0.1μm, 加工表面精度Ra小于0.01μm。

3）超精密加工领域:4）超精密切削,5）超精密磨削,6）超精密研磨和抛光。

超精密切削对刀具有什么要求？天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、人造聚晶金刚石和立方氮化硼刀具是否适用于超精密切削？答: 超精密切削对刀具的要求:1) 刀具刃口锋锐度ρ刀具刃口能磨得极其锋锐, 刃口圆弧半径ρ极小, 能实现超薄切削厚度, 减小切削表面弹性恢复和表面变质层。

ρ与切削刃的加工方位有关, 普通刀具5~30μm, 金刚石刀具<10nm；从物理学的观点, 刃口半径ρ有一极限。

2) 切削刃的粗糙度。

切削时切削刃的粗糙度将决定加工表面的粗糙度。

普通刀刃的粗糙度Ry0.3~5 μm, 金刚石刀具刀刃的粗糙度Ry0.1~0.2 μm, 特殊情况Ry1nm, 很难。

3) 极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量, 保证长的刀具寿命。

4) 刀刃无缺陷, 足够的强度, 耐崩刃性能。

5) 化学亲和性小、与工件材料的抗粘结性好、摩擦系数低, 能得到极好的加工表面完整性。

单晶金刚石硬度极高。

自然界最硬的材料, 比硬质合金的硬度高5~6倍。

摩擦系数低。

除黑色金属外, 与其它物质的亲和力小。

能磨出极锋锐的刀刃。

最小刃口半径1~5nm。

耐磨性好。

比硬质合金高50~100倍。

导热性能好, 热膨胀系数小, 刀具热变形小。

因此, 天然单晶金刚石被一致公认为理想的、不能代替的超精密切削刀具。

人造单晶金刚石已经开始用于超精密切削, 但是价格仍然很昂贵。

金刚石刀具不适宜切黑色金属, 很脆, 要避免振动而且价格昂贵, 刃磨困难。

人造聚晶金刚石无法磨出极锋锐的切削刃, 切削刃钝圆半径ρ很难达到<1μm, 它只能用于有色金属和非金属的精切, 很难达到超精密镜面切削。

《精密与超精密加工技术》知识点总结

《精密与超精密加工技术》知识点总结1. 加工的定义：改变原材料、毛坯或半成品的形状、尺寸及表面状态，使之符合规定要求的各种工作的统称。

规定要求：加工精度和表面质量。

2. 加工精度：是指零件在加工以后的几何参数（尺寸、形状、位置）与图纸规定的理想零件的几何参数相符合的程度。

符合程度越高，加工精度则越高。

3. 表面质量：指已加工表面粗糙度、残余应力及加工硬化。

4. 精密加工定义：是指在一定时期，加工精度和表面质量达到较高程度的加工技术（工艺）。

5. 超精密加工：是指在一定时期，加工精度和表面质量达到最高程度的加工技术（工艺）。

6. 加工的划分普通加工（一般加工）、精密加工和超精密加工。

普通加工：加工精度在 2m 以上（粗加工IT13〜IT9、半精加工IT8〜IT7、精加工IT6〜IT5），粗糙度 Ra0.1-0.8m 。

加工方法：车、铣、刨、磨等。

适用于:普通机械（汽车、拖拉机、机床）制造等。

精密加工：加工精度在1〜0.1」m ，粗糙度 RaO.Vm 以下（一般Ra0.1〜0.01」m ）的加工方法。

加工方法：车削、磨削、研磨及特种加工。

适用于：精密机床、精密测量仪器等中的关键零件的制造。

超精密加工：加工精度在 0.1〜0.01」m ，粗糙度小于 Ra0.01」m （Ra0.01〜Ra0.001m ）的加工方法。

加工方法：金刚石刀具超精密切削、超精密磨削、超精密特种加工。

造、计量标准元件、集成电路等的制造。

（工艺过程）①压坏廈） 7. 精密加工影响因素8. 切削、磨削加工：精密切削和磨削、超精密切削与磨削。

9. 特种加工：是指一些利用热、声、光、电、磁、原子、化学等能源的物理的，化学的非传统加工方法。

10. 精密加工和超精密加工的发展趋势：向高精度方向发展、向大型化，微型化方向发展、向加工检测一体化发展、研究新型超精密加工方法的机理、新材料的研究。

11. 精密加工和超精密加工的特点：形成了系统工程它是一门多学科的综合高级技术；它与特种加工关系密切传统加工方法与非传统加工方法相结合；加工检测一体化在线检测并进行实时控制、误差补偿；与自动化技术联系密切依靠自动化技术来保证；与产品需求联系紧密加工质量要求高、技术难度大、投资大、必须与具体产品需求相结合。

磨削加工技术

微磨削加工技术微磨削加工技术主要分为精密和超精密磨削技术。

1 精密与超精密磨削的机理精密磨削一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮，主要靠对砂轮的精细修整，使用金刚石修整刀具以极小而又均匀的微进给(1O一15 mm／min)，获得众多的等高微刃，加工表面磨削痕迹微细，最后采用无火花光磨，由于微切削、滑移和摩擦等综合作用，达到低表面粗糙度值和高精度要求。

超精密磨削采用较小修整导程和吃刀量修整砂轮，靠超微细磨粒等高微刃磨削作用进行磨削u J。

精密与超精密磨削的机理与普通磨削有一些不同之处。

1)超微量切除。

应用较小的修整导程和修整深度精细修整砂轮，使磨粒细微破碎而产生微刃。

一颗磨粒变成多颗磨粒，相当于砂轮粒度变细，微刃的微切削作用就形成了低粗糙度。

2)微刃的等高切削作用。

微刃是砂轮精细修整而成的，分布在砂轮表层同一深度上的微刃数量多，等高性好，从而加工表面的残留高度极小。

3)单颗粒磨削加工过程。

磨粒是一颗具有弹性支承和大负前角切削刃的弹性体，单颗磨粒磨削时在与工件接触过程中，开始是弹性区，继而是塑性区、切削区、塑性区，最后是弹性区，这与切屑形成形状相符合。

超精密磨削时有微切削作用、塑性流动和弹性破坏作用，同时还有滑擦作用。

当刀刃锋利，有一定磨削深度时，微切削作用较强；如果刀刃不够锋利，或磨削深度太浅，磨粒切削刃不能切人工件，则产生塑性流动、弹性破坏以及滑擦。

4)连续磨削加工过程。

工件连续转动，砂轮持续切人，开始磨削系统整个部分都产生弹性变形，磨削切人量(磨削深度)和实际工件尺寸的减少量之间产生差值即弹性让刀量。

此后，磨削切人量逐渐变得与实际工件尺寸减少量相等，磨削系统处于稳定状态。

最后，磨削切入量到达给定值，但磨削系统弹性变形逐渐恢复为无切深磨削状态引。

2 精密与超精密磨床的发展精密磨床是精密磨削加工的基础。

当今精密磨床技术的发展方向是高精度化、集成化、自动化。

英国Cranfield大学精密工程公司(CUPE)是较早从事超精研制成功的OAGM2500大型超精密磨床是迄今为止最大的超精密磨削加工设备，主要用于光学玻璃等硬脆材料的超精密磨削加工 J。

我对精密超精密加工技术的认识

我对精密超精密加工技术的认识目前，精密、超精密技术在我国的应用已不再局限于国防尖端和航空航天等少数部门，它已扩展到了国民经济的许多领域，应用规模也有较大增长.计算机、现代通信、影视传播等行业，现都需要精密、超精密加工设备,作为其迅速发展的支撑条件。

计算机磁盘、录像机磁头、激光打印机的多面棱镜、复印机的感光筒等零部件的精密、超精密加工，采用的都是高效的大批量自动化生产方式。

传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。

砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴,有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点.精密切削,也称金刚石刀具切削（SPDT),用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等,比一般切削加工精度要高1~2个等级。

珩磨，用油石砂条组成的珩磨头,在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0。

1μ；m,最好可到Ra0。

025μ；m,主要用来加工铸铁及钢,不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。

精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。

精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0。

025μ;m加工变质层很小，表面质量高,精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。

抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工,主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等.手工或机械抛光加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05μ;m，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工.超声波抛光加工精度0。

2.3精密和超精密加工技术

现代制造技术
2. 非机械超精密加工技术——特种精密加工方法
包括精密电火花加工、精密电解加工、精密超声加工、
电子束加工、离子束加工、激光束加工等一些非传统加工方法；
3. 复合超精密加工方法
传统加工方法的复合特种加工方法的复合传统加工方法和特种加工方法的复合
（例如机械化学抛光、精密电解磨削、精密超声珩磨等）。
1~0.1 0.1~ 0.001 0.1~ 0.01 1~0.1 1~0.1 5 5 1~0.1
0.025~ 0.008 0.025~ 0.008 0.025~ 0.008 0.01 0.01 0.01 0.01~ 0.02 0.01~ 0.008
黑色金属、铝合金黑色金属、非金属材料黑色金属、非金属材料、有色金属黑色金属、非金属材料黑色金属、非金属材料、有色金属黑色金属等黑色金属等黑色金属、非金属材料、有色金属
发展：超精密磨削应用比较成熟的首推金刚石微粉砂轮超精密磨削。
现代制造技术 1）金刚石微粉砂轮采用粒度为F240～F1000的金刚石微粉作为磨料，树脂、陶瓷、金属为结合剂烧结而成；也可采用电铸法和气相沉积法制作。用筛选法分级，粒度号以磨粒通过的筛网上每英寸长度内的孔眼数来表示。如60 # 的磨粒表示其大小刚好能通过每英寸长度上有60孔眼的筛网。对于颗粒尺寸小于40 μ m的磨料，称为微粉。 • 用显微测量法分级，用W和后面的数字表示粒度号，其W后的数值代表微粉的实际尺寸。如W20表示微粉的实际尺寸为 20 μ m
• 精密加工是指加工精度达到1～0.1μm，表面粗
糙度Ra在0.1～0.01μm的加工工艺。
• 超精加工则是指加工尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm的精密加工方法。

对精密和超精密加工技术的认识

对精密和超精密加工技术的认识一、引言精密加工技术是一种高精度、高效率的制造方法，广泛应用于电子、航空航天、医疗器械等领域。

而超精密加工技术则是在精密加工技术的基础上进一步提高了加工的精度和表面质量。

本文将对精密和超精密加工技术进行深入的探讨和分析。

二、精密加工技术的概念和应用精密加工技术是一种通过在加工过程中控制和调整各种工艺参数，使加工零件达到高精度要求的加工方法。

它主要包括数控加工、激光加工、电火花加工等多种技术手段。

精密加工技术在电子领域的应用尤为广泛，如半导体芯片加工、PCB板制造等。

三、精密加工技术的特点和优势1. 高精度：精密加工技术可以实现亚微米甚至纳米级别的加工精度，满足对零件精度要求极高的应用领域。

2. 高效率：精密加工技术采用自动化控制和高速切削等方法，加工效率高，能够大大提高生产效率和产品质量。

3. 灵活性：精密加工技术具有灵活性强的特点，可以根据不同产品的要求进行个性化加工，满足市场需求的多样化。

四、超精密加工技术的概念和原理超精密加工技术是在精密加工技术的基础上，通过进一步提高加工设备的精度和加工工艺的控制精度，实现更高精度加工的一种技术手段。

超精密加工技术主要包括超精密车削、超精密磨削、超精密拓扑等方法。

五、超精密加工技术的应用领域超精密加工技术在光学仪器、航空航天、精密仪器等领域具有广泛的应用。

例如，在光学仪器领域，超精密加工技术可以用于制造高精度的光学元件，提高光学系统的分辨率和成像质量。

六、精密和超精密加工技术的发展趋势随着科技的进步和工业制造的需求，精密和超精密加工技术也在不断发展和创新。

未来的发展趋势主要包括以下几个方面：1. 加工精度的提高：随着需求的增加，对加工精度的要求也越来越高，未来的精密和超精密加工技术将进一步提高加工的精度和表面质量。

2. 加工效率的提高：随着自动化技术和智能化技术的发展，精密和超精密加工技术将更加高效，加工速度更快，生产效率更高。

精密和超精密加工技术

《精密和超精密加工技术》学习总结11机械1班 2011411011070. 引言精密和超精密加工技术不仅直接影响尖端技术和国防工业的发展，还影响着国家的机械制造业的国际竞争力，因此，全球各国对此十分重视！本文就从超精密切削、精密和超精密磨削、精密研磨与抛光、精密加工的机床设备和外部支撑环境、微纳加工技术等相关的超精密加工技术进行研究与总结。

1. 超精密切削超精密切削是国防和尖端技术中的重要部分，受到了各国的重视和发展。

一、超精密切削的切削速度选择超精密切削所使用的刀具是天然单晶金刚石刀具，它是目前自然界硬度最高的物质，具有耐磨性好、热传导系数高和有色金属间摩擦系数小。

因此，在加工有色金属时，切削温度低，刀具寿命很高，亦可使用1000-2000m/min的高速切削。

而这一点（切削速度并不受刀具寿命的制约）是和普通切削规律不同的。

超精密切削的速度选择是根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性所决定的，即选择振动最小的转速。

换而言之，要高效地切削出高质量的加工表面，就应该选择动特性好，振动小条件下最高转速的超精密机床。

例如沈阳第一机厂圣工场的SI-255液体静压主轴的超精密车床在700-800r/min时振动最大，故要避开该转速范围，选择低于或者高于该速度范围进行切削，则可得到较好的加工表面。

二、超精密切削时刀具的磨损和寿命天然单晶金刚石刀具超精密切削应用于加工铝合金、无氧铜、黄铜、非电解镍等有色金属和某些非金属材料，比如激光反射镜、雷达的波导管内腔、计算机磁盘等。

判断金刚石刀具是否破损或磨损而不能继续使用的标准是根据工件加工的表面粗糙度有无超过规定值。

而金刚石刀具的切削路程的长度则是其寿命长短的标志。

倘若切削条件正常，刀具的耐用度可达数百千米。

但是在实际使用中，金刚石刀具常是达不到这个耐用度，因为加工过程中切削刃会产生微小崩刃而不能继续使用，而这主要是由于切削时的振动或切削刃的碰撞引起的。

因此，金刚石刀具只能使用在机床主轴转动非常平稳的高精度机床上，而刀具的维护对机床的要求亦是如此。

精密与超精密加工复习题

一、概念题1、什么是精密加工和超精密加工？答：目前，在发达国家中一般工厂能够稳定掌握的精度是1 μm，与此对应，通常将加工精度在0.1~1 μm，加工表面粗糙度在Ｒa=0.025~0.1μm之间的加工方法称为精密加工，而将加工精度高于0.1 μm，加工表面粗糙度小于0.025μm之间的加工方法称为超精密加工。

当代的精密加工主要指精密和超精密切削加工、精密和超精密研磨/抛光加工、精密特种加工。

2、什么是精密和超精密砂轮磨削？答：精密砂轮磨削是利用精细修整的粒度为60＃~80#的砂轮进行磨削，其加工精度可达1μm，表面粗糙度可达Ra0.025 μm。

超精密砂轮磨削是利用经过仔细修整的粒度为W40~W5的砂轮进行磨削，其加工精度可达0.1μm，表面粗糙度可达Ra0.025~ Ra0.008μm。

3、什么是纳米技术？答：纳米技术指在0.1nm~100nm的材料、设计、制造、测量、控制和产品的技术。

主要包括纳米级精度和表面形貌的测量；纳米级表层物理、化学、力学性能的检测；纳米精度的加工和纳米级表层的加工－原子和分子的去除、搬迁和重组；纳米材料；纳米级传感器和控制技术；纳米级微型和超微型机械；微型和超微型机电系统；纳米生物学等。

二、填空题1、精密和超精密机床的质量，取决于关键部件的质量。

各国都非常重视这个问题，关键部件和技术主要有：精密主轴部件、床身和精密导轨部件、进给驱动系统、微量进给系统、机床的稳定性和减振隔振、减少热变形和恒温控制等。

2、机床主轴的驱动方式主要有下面三种:电机通过带传动驱动；电机通过柔性联轴器驱动机床主轴；采用内装式同轴电动机驱动机床主轴。

3、目前超精密机床绝大多数用于加工反射镜等盘形零件，因此一般都没有后顶尖。

超精密机床的总体布局：主轴箱位置固定，刀架装在十字形滑板上；T形布局；R-θ布局；立式布局。

4、目前，超精密机床中使用滚珠丝杠副驱动时，都使用双频激光联测系统作为进给量的检测和反馈，故丝杠累积误差稍大，问题并不严重。

精密和超精密磨削机理

精密和超精密磨削机理摘要阐述了精密磨削与超精密磨削的机制，介绍了近年来精密与精密磨床的发展概况以及精密与超精密磨削技术的研究现状。

在分析了精密磨削与超精密磨削的发展趋势基础上提出了研究应关注的几个热点问题，如超精密磨削的基本理论和工艺研究、研制高精度的驱动导向机构、ELID 镜面磨削技术的攻关以及适用于超精密加工的新型材料。

关键词超精密磨削原理发展精密加工是指在一定发展时期中，加工精度和表面质量相对于一般加工能够达到较高程度的加工工艺，当前是指被加工零件的加工尺寸精度为1~0.1μm、Ra为0.2~0.01μm的加工技术；超精密加工是指加工精度和表面质量达到最高程度的精密加工工艺，当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm、Ra≤0.025μm的加工技术。

因此，一般加工、精密加工和超精密加工会随着科技的不断发展像更精密的方向发展。

随着电子技术、计算机技术以及航天技术的飞速发展，对加工质量的要求越来越高，故而使精密和超精密加工占有十分重要的地位。

一超精密磨削技术的内涵精密磨削主要靠对砂轮的精细修整，使用金刚石修整工具以极小而又均匀的微进给(10~15μm/ min）获得众多的等高微刃，加工表面磨削痕迹微细，最后采用无火花光磨。

由于微切削、滑移和摩擦等综合作用，达到低表面粗糙度值和高精度要求。

高精密磨削的切屑很薄，砂轮磨粒承受很高的应力，磨粒表面受高温、高压作用，一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮磨削。

高精密磨削除有微切削作用外，还可能有塑性流动和弹性破坏等作用。

光磨时的微切削、滑移和摩擦等综合作用更强。

超精密磨削是当代能达到最低磨削表面粗糙度值和最高加工精度的磨削方法。

超精密磨削去除量最薄，采用较小修整导程和吃刀量来修整砂轮，是靠超微细磨粒等高微刃磨削作用，并采用较小的磨削用量磨削。

超精密磨削要求严格消除振动，并保证恒温及超净的工作环境。

超精密磨削的光磨微细摩擦作用带有一定的研抛作用性质。

精密磨削和超精密磨削

五、超硬磨料砂轮的平衡
静平衡力矩平衡，用于窄砂轮的平衡，是在一个平面上的平衡。（1）机外静平衡架上平衡（2）机上动态平衡（3）机外动态平衡
动平衡
力偶平衡，用于宽砂轮和多砂轮轴的平衡，是在一个有一定长度的体上进行力偶平衡。一般在动平衡机上进行。
2016/6/6
超精密磨削
一、超精密磨削和镜面磨削
开式砂带磨削
闭式砂带削
砂带磨削分类：按砂带与工件接触形式分为接触轮式、支承板（轮）式、自由浮动接触式和自由接触式。按加工表面类型分为外圆、内圆、平面、成形表面等磨削方式。
开式砂带磨削
一、砂带磨削方式、特点和应用
砂带磨削特点
1）砂带与工件是柔性接触，磨粒载荷小而均匀，砂带磨削工件表面质量高，表面粗糙度可达Ra 0.05～0.01μm，砂带磨削又称“弹性”磨削。 2）砂带制作时，用静电植砂法易于使磨粒有方向性，力、热作用小，有较好的切削性，有效地减小了工件变形和表面烧伤。工件的尺寸精度可达5～0.5μm，平面度可达1μm。砂带磨削又有“冷态” 磨削之称。 3）砂带磨削效率高，无需修整，有“高效”磨削之称。 4）砂带制作简单方便，无烧结、动平衡等问题，价格也便宜，砂带磨削设备结构简单，有“廉价”磨削之称。 5）砂带磨削有广阔的工艺性和应用范围、很强的适应性，有“万能”磨削之称。
磨削效率高。
综合成本低。
二、超硬磨料砂轮修整（修整过程）
整形
对砂轮进行微量切削，使砂轮达到所要求的几何形状精度，并使磨料尖端细微破碎，形成锋利的磨削刃。
修锐
去除磨粒间的结合剂，使磨粒间有一定的容屑空间，并使磨刃突出于结合剂之外（一般是磨粒尺寸的1/3左右），形成切削刃。
二、超硬磨料砂轮修整（修整方法）车削法磨削法

精密和超精密加工复习整理资料

1.精密和超精密加工目前包含的三个领域：超精密切削、精密和超精密磨削研磨和精密特种加工2.超精密加工中超稳定的加工环境条件主要指（恒温）、（恒湿）、（防振）和（超净）四个方面的条件。

3.电火花型腔加工的工艺方法有：（单电极平动法）、（多电极更换法）、（分解电极法）、简单电极数控创成法等。

4.超精密加工机床的总体布局形式主要有以下几种：（T形布局）、（十字形布局）、（R-θ布局）、（立式结构布局）等。

5.实现超精密加工的技术支撑条件主要包括：（超精密加工机理与工艺方法）、（超精密加工机床设备）、（超精密加工工具）、（精密测量和误差补偿）、高质量的工件材料、超稳定的加工环境条件等。

6.激光加工设备主要包括电源、（激光器）、（光学系统）、（机械系统）、控制系统、冷却系统等部分。

7.精密和超精密加工机床主轴轴承的常用形式有（液体静压轴承）和（空气静压轴承）。

8.金刚石晶体的激光定向原理是利用金刚石在不同结晶方向上（因晶体结构不同而对激光反射形成不同的衍射图像）进行的。

9.电火花加工蚀除金属材料的微观物理过程可分为（介质电离击穿）、（介质热分解、电极材料熔化、气化）、（蚀除物抛出）和（间隙介质消电离）四个阶段。

10.超精密加工机床的关键部件主要有：（精密主轴部件）、（导轨部件）和（进给驱动系统）等。

11.三束加工是指电子束、离子束和激光束。

12.所谓空气洁净度是指空气中含尘埃量多少的程度。

13.工业生产中常见的噪声主要有空气动力噪声、机械噪声和电磁噪声。

14.纳米级加工精度包含：纳米级尺寸精度、纳米级几何形状精度、纳米级表面质量。

15.超精密切削时积屑瘤的生成规律：1）在低速切削时，h0值比较稳定；在中速时值不稳定。

2）在进给量f很小时，h0较大3）在背吃刀量a p<25um时，h0变化不大；在a p>25um时，h0将随a p的值增大而增大。

16.超精密切削时积屑瘤对切削过程的影响：积屑瘤高时切削力大，积屑瘤小时切削力小。