精密切削加工资料
精密切削加工总结汇报
精密切削加工总结汇报精密切削加工是一项极其重要的制造工艺，它在许多行业中扮演着关键的角色。
在本次总结汇报中，我将对精密切削加工的定义、应用领域、工艺流程、优势和挑战等方面进行详细讨论。
精密切削加工是一种通过切削材料来获得极高精度和表面质量的制造工艺。
该技术广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械、光学仪器等高要求的行业。
在这些领域中，零部件的精度和表面质量是至关重要的，而精密切削加工能够通过各种切削工具和机床来实现这些要求。
精密切削加工的工艺主要包括车削、铣削、磨削、电火花加工和线切割等。
这些工艺可以实现对工件的内外形状、尺寸和表面质量的高精度加工。
例如，车削可以用于加工旋转对称的工件，而磨削可以用于加工高硬度材料和形状复杂的工件。
通过灵活运用这些工艺，可以满足不同行业对零部件高精度加工的需求。
精密切削加工与其他制造工艺相比具有许多优势。
首先，它可以实现高精度加工，精度可以达到亚微米甚至纳米级。
其次，精密切削加工可以获得优异的表面质量，满足行业对光学和光电零件高光洁度的要求。
此外，该工艺还可以适用于各种材料，包括金属、复合材料和陶瓷等，具有非常广泛的应用领域。
然而，精密切削加工也面临一些挑战。
首先，该工艺对设备和工具的要求非常高，需要高精度的切削工具和稳定的机床。
此外，加工过程中还存在工件变形的问题，特别是对于大尺寸和细长的工件来说更加明显。
同时，精密切削加工的工艺参数选择和优化也是一个复杂的任务，需要对材料、切削力、温度等因素进行综合考量。
为了解决这些挑战，我们可以借助先进的切削技术和工艺改进来提高效率和质量。
例如，通过引入高速切削和超精密切削技术，可以提高加工速度和表面质量。
另外，通过优化刀具和刀具材料的选择，可以降低切削力和热变形。
总之，精密切削加工是一项不可或缺的制造工艺，具有广泛的应用领域和重要的经济意义。
在未来，随着科技的进步和工艺的改进，精密切削加工将会进一步提高加工效率和质量，为各行业的发展做出更大的贡献。
超精密切削加工技术探析
用 的 区 域 ） 是 加 工 单 位 ， 工 单 位 的 大 小 和 材 料 缺 陷 分 布 切 削 刃钝 圆 圆 弧 上 某 一 质 点 Ａ 的受 力 情 况 见 图 。该 点 有 切 就 加 的尺 寸 大 小 不 同 时 ， 加 工 材 料 的 破 坏 方 式 就 不 同 。 被 向分 力 Ｆ 和 法 向 分 力 Ｆ ， 力 为 Ｆ ， 。切 向 分 力 使 质 点 ｚ ｙ合 ｙＺ 向前 移 动 ， 成 切 屑 ； 向 分 力 使 质 点 压 向 被 加 工 表 面 ， 形 法 形 ２ 超精 ： 精 密 切 削加 工 主 要 是 由 高精 度 的 机 床 和 单 晶 金 刚 石 刀 具 进 行 的 ， 一 般 称 为金 刚 石 刀 具 具 切 削 或 Ｓ Ｄ 超 故 Ｐ Ｔ。
对 超 精 密 切 削加 工 技 术 及 其 机 理 进 行 介 绍 和 总 结 ， 望 对 超 精 密加 工 行 业 同事 有 所 指 导 。 希
２１ 年第 ６ ０１ 期
１ ２ 材 料 缺 陷 及 其 对 超 精 密 切 削 的 影 响 ．
２ ２ 金 刚 石 刀 具 超 精 密 车 削 的切 屑 形 成 ． 金 刚 石 刀 具 超 精 密 车 削 是 一 种 原 子 、 子 级 加 工 单 位 分 金刚石 刀具超精密车削所 能切 除金 属层 的厚度 标志其 的去 除 （ 离 ） 工 方 法 ， 从 工 件 上 去 除 材 料 ， 要 相 当 大 加 工 水 平 。 当 前 ， 小 切 削 深 度 可 达 ０ １微 米 以 下 ， 主 要 分 加 要 需 最 ． 其 的能 量 ， 种 能 量 可 用 临 界 加 工 能 量 密 度 ￣ Ｊ ｃ ） 单 位 影 响 因素 是 刀 具 的锋 利 程 度 ， 般 以 刀 具 的 切 削 刃 钝 圆 半 这 （／ ｍ３ 和 一
精密加工技术-概述
光整加工原理
光整加工的目的
光整加工的目的是提高工件表面质量，降低表面粗糙度，去除表 面划痕、微观裂纹等缺陷。
光整加工方法
光整加工方法包括研磨、抛光、刷光、超精加工等。根据工件的材 料和表面质量要求选择合适的方法。
光整加工材料与工具
光整加工中使用的材料和工具包括研磨剂、抛光轮、刷光轮等，其 质量和选择直接影响光整加工的效果。
精密加工技术在集成电路制造中发挥着重要作用，可以用于制造芯片和封装测试等环节，提高集成电 路的性能和可靠性。
电子元器件制造
精密加工技术可以用于制造各种电子元器件，如电容、电感、电阻等，提高元器件的精度和稳定性。
医疗器械领域的应用
人工关节制造
精密加工技术可以用于制造人工关节，如髋关节、膝关节等，提高关节的匹配度和使用 寿命。
加工过程的智能控制
1 2
实时监测与反馈控制
通过传感器和检测设备实时监测加工过程，对加 工参数进行实时调整，提高加工精度和稳定性。
机器学习与人工智能
利用机器学习和人工智能技术对加工数据进行处 理和分析，实现加工过程的智能优化和控制。
3
虚拟仿真与预测
通过虚拟仿真技术预测加工过程和结果，对加工 参数进行优化，减少试制和试验成本。
精密加工技术-概述
contents
目录
• 精密加工技术简介 • 精密加工技术的基本原理 • 精密加工的关键技术 • 精密加工技术的未来发展 • 精密加工技术的应用前景
01
精密加工技术简介
定义与特点
定义
精密加工技术是指在加工过程中 ，通过高精度和高效率的方法， 将原材料转化为具有特定形状、 尺寸和表面质量的产品的技术。
03
精密加工的关键技术
精密加工技术
b.混粉加工方法
在放电加工液内混入粉末添加剂 ，以高速获得光泽面的加工方法称 之为混粉加工。该方法主要应用于 复杂模具型腔，尤其是不便于进行 抛光作业的复杂曲面的精密加工。 可降低零件表面粗糙度值，省去手 工抛光工序，提高零件的使用性能 （如寿命、耐磨性、耐腐蚀性、脱 模性等）。混粉加工技术的发展， 使精密型腔模具镜面加工成为现实 。
真空热处理炉已广泛采用了计算机 控制,目前已发展到真空化学热处理 和真空气淬热处理，包括高压真空 气淬、高流率真空气淬和高压高流 率真空气淬技术等。另外，激光热 处理技术在国外已广泛用于航空、 航天、电子、仪表等领域，如各种 复杂表面件、微型构件、需局部强 化处理构件、微型电子器件、大规 模集成电路的生产和修补、精密光 学元件、精密测量元件等。
4.数控电火花加工新工艺的应用
a.标准化夹具
数控电火花加工为保证极高的重 复定位精度且不降低加工效率，采用 快速装夹的标准化夹具。标准化夹具 ，是一种快速精密定位的工艺方法， 它的使用大大减少了数控电火花加工 过程中的装夹定位时间，有效地提升 了企业的竞争力。目前有瑞士的 EROWA和瑞典的3R装置可实现快速精 密定位。
5、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≤0.05µm，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 0.01~0.02µm，表面粗糙 度Ra0.1µm。化学抛光加工的表面粗糙 度一般为Ra≤0.2µm。电化学抛光可提 高到Ra0.1~0.08µm。
模糊控制技术是由计算机监测来 判定电火花加工间隙的状态，在保持 稳定电弧的范围内自动选择使加工效 率达到最高的加工条件；自动监控加
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。
超精密切削加工技术
（1）积屑瘤的生成规律及影响
• 超精密切削过程中积屑瘤对切削力的影响远远大 于在普通切削中的影响。 • 铝铜材料在低速切削时，切削力较大，随切削速 度的增加，切削力急剧下降，至200～300m/min 后，切削力基本保持不变。 • 其原因在于低速时生成的积屑瘤高，使切削层厚 度大幅度增加，故切削力也大，随速度增加积屑 瘤高度急剧减小，因而切削力也急剧下降。 • 这个规律与普通切削正好相反。
刀具的几何参数影响加工表面粗糙 度
• 若为圆弧刃切削，刀尖半径为r，进给量为f 则表面粗糙度 Rmax=f 2/8r • 若为直刃切削，主偏角Kγ，副偏角Kγ’ 则表面粗糙度 Rmax=f·tgkγ·tgk’ γ/ （tgKγ+tgK’ γ） • 因此刀具的主、辅偏角、刀尖半径和进给 量都会对超精密加工表面的粗糙度产生直 接的影响。
切削用量的选择
切削深度的选择
• 超精密切削时允许的最小切深取决于金刚 石刀具的刃口半径ρ，约是（1/2～1/3）ρ。 • 若刃口半径达到ρ＝0.05～0.01μm，最小切 削深度可以在0.01μm以下，获得超光滑表 面。
进给量和修光刃的选择
• 超精密切削都采用很小的进给量，刀具制 成带修光刃的刀尖结构。 • 但对有修光刃的刀具且f≤0.02mm/r时，进 给量再减小对表面粗糙度的影响甚微。 • 修光刃可以减小加工表面粗糙度，修光刃 的长度取0.05～0.10mm。 • 长度过长，对提高加工表面质量效果不大。
加工环境与边缘技术是不可忽视的 间接因素
②振动 • 电机转子与定子间的磁力不均、联接器因 准直误差和回转振摆等都会产生振动问题。 • 为此需要改善各机械零部件和工艺系统的 动态特性，采用力偶传递动力，如精密摸 床上的双销鸡心夹头。
超精密切削加工技术介绍
超精密切削加工技术介绍
超精密加工技术是适应现代高科技的需要而发展起来的先进制造技术, 是高科技尖端产品开发中不可或缺的关键技术, 是一个国家制造业水平重要标志, 是先进制造技术基础和关键, 也是装备现代化不可缺少的关键技术之一, 在军用和民用工业中有着十分广阔的应用前景。
金刚石超精密切削技术, 是超精密加工技术发展最早的、应用最为广泛的技术之一。
超精密切削加工技术
1、超精密切削的历史
60年代初，由于宇航用的陀螺，计算机用的磁鼓、磁盘，光学扫描用的多面棱镜，大功率激光核聚变装置用的大直径非圆曲面镜，以及各种复杂形状的红外光用的立体镜等等，各种反射镜和多面棱镜精度要求极高，使用磨削、研磨、抛光等方法进行加工，不但加工成本很高，而且很难满足精度和表面粗糙度的要求。
为此，研究、开发了使用高精度、高刚度的机床和金刚石刀具进行切削加工的方法加工。
2、超精密切削加工的应用
（1）平面镜的切削
平面度
金刚石刀具
1、金刚石刀具特点
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。
超精切削刀具材料有天然金刚石，人造单晶金刚石。
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。
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。
数控机床电主轴零件的精密切削加工
３ 结语 ． 无论数控车床还是数控铣床 ，在零件 的实际切 削加 工过程 中，工艺方案都是通过首 件试车后不 断调整 和改 进来优化 的，并非一次性 由人 为固定 的。对 于工艺方 案
的优化 ，就是在工艺方案执行 的过程 中不断地 发现不 足 并及时改进 ，将结果以数据 、资料 的形式进 行总结 ，应
数 控 机 床 电主 轴 零 件 的精 密 切 削 加 工
中科 院常州先进制 造技术研究所 （ 江苏 ２ ３０ ） 朱会领 １０ ０
随着机械冷切削技术朝着高 速、低耗 能和 高效率 的
处理要求为 调质 Ｔ３ ，整体 淬硬 ６Ｈ Ｃ ２５ ０ Ｒ 。工 件 的加工
方 向发展 ，以高速 电主轴系统为核心 部件 的高效 、高精
度数控机床的研究 已成 为数控 机床装 备业 的一 个方 向。
本文所述 电主轴为适用于高速切削机床 内装式 电主轴单
元 的核心零件 ，它构成的电主轴单元适用 于最高 主轴转 速 ５ ０ ｒｍ ｎ ０Ｏ０／ ｉ、最 大输 出功 率／ 矩 ４ ｋ ３０ ・ 转 ５ Ｗ／ ５ Ｎ ｍ、
产品使用寿命 为 ８ ０ｈ的电主轴系统 。由于 电主轴的实 ０ Ｏ 际使用工况为动态高速运转 ，在主轴零件 与轴承 的接触
处等部位 ，尺寸精度和形 位公差要求极 高 ，与常 规的机
械冷切削工艺相比 ， 应用 高速 切削工艺对 电主轴零 件进
行加工 ，对于保证零件质量 、提 高生产效 率和适应 零件 批量生产都具 有相 当的意义 。
图 １
１ ．电主轴零件的结构和工艺概述
此电主轴零件 的结构如 图 １ 所示 ，材料为 ４ Ｃ ，热 ０ｒ
／ ／＿ － 、 ＼ ＼ ＼ ／ｌ Ｉ 、 ＼ ＼！ ／ ／ ／１ ． 、 ＼！ ／ ／ ＼ ＼！／ ；
精密磨削
精密磨削(Precision Grinding)newmaker1 前言磨削(Grinding)是一种利用磨轮(Grinding Wheel)作高速旋转及微小深度（微小量），磨削工件表面或内孔，以获得精密形状及表面粗度的加工技术。
磨削加工的特色：(1)每一颗微细磨粒，其作用相当于一把细微刀刃，磨削加工，如同无数细微刀刃同时切削。
(2)可磨削硬脆材料，如硬化钢、玻璃、碳化物及陶瓷等。
(3)磨削去除率小(Low Material Removal Rate)(4)磨削速率(Cutting Speed)大，进给率(Feed Rate)及磨削深度(Depth of cut)均小，因此比马力(Specific Horse Power)相当大HPs (Specific Horse Power)=HP(Horse Power)/MRR(Material Removal Rate)2 深进缓给磨削(Creep Feed Grinding)所谓深进缓给磨削(Creep Feed Grinding)简称(C.F.G)，与一般的平面磨削不一样，磨削深度(Depth of cut)增加数倍至数十倍，而进给率(Feed Rate)以相同的倍数减慢，可以增加磨削速率及增进工作表面粗度的磨削技术。
CFG 机制示意图，如图（一）所示。
图一CFG机制示意图CFG磨床之特色：(1)磨削深度（即磨削量）大，具备减震装置(Damping Device)，以维持静，动平衡。
(2)软质磨轮增进工件表面粗度。
(3)为保持磨轮表面，不被磨屑阻塞，经常保持在锐利状态，因此在其上方按装表面含有钻石磨粒之整修砂轮(Dressing Wheel)，在制程中，不断整修磨轮，使其保持真圆度及锐利状态，以维持工件品质之稳定性。
(4)为维持一定的切削速率(Cutting Speed)及磨削深度，磨轮转速不但可以无段变速，并且能够自动下降以获得理想且一致的工件品质。
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
精密磨削加工
精密与特种加工
第三章 精密磨削加工
超硬磨料砂轮
碗形金刚石砂轮
碟形金刚石砂轮
德州职业技术学院 机械工程系
精密与特种加工
第三章 精密磨削加工
超硬磨料的优点
磨具形状和尺寸易于保持，耐用度高、精度高 可长时间使用，修整次数少，易于保持精度
磨削温度较低，可减少内应力、裂纹和烧伤等
而切不下金属。
德州职业技术学院
机械工程系
精密与特种加工 一个有效磨粒切削过程分析如下：
第三章 精密磨削加工
德州职业技术学院
机械工程系
精密与特种加工 一个有效磨粒切削过程分析如下：
第三章 精密磨削加工
当磨粒刚进人切削区时，磨粒对切削层金属产生挤压和摩
擦；
随着切入，挤压力加大，磨粒切入工件，但只刻划出沟槽，
机械工程系
精密与特种加工
第三章 精密磨削加工
精密和超精密涂覆磨具
涂覆磨具的分类有如图所示，常用产品有干磨砂布、 砂纸、耐水砂布、砂纸、环状砂带、卷状砂带等 涂覆磨具 工作条件 基底材料 形 状
耐 水 N
干 磨 G
塑 化 棉 复 纸 料 纤 布 Z 合 膜 布 B
盘 带 卷 页 环 状 状 状 状 状 P D J Y
剂磨具多采用陶瓷。
超硬磨具的结构
平形金刚石砂轮
碗形金刚石砂轮
碟形金刚石砂轮
德州职业技术学院 机械工程系
精密与特种加工
第三章 精密磨削加工
精密和超精密涂覆磨具
涂覆磨具是将磨料用粘结剂均匀涂覆在纸、布或其 他复合材料基底上的磨具，也称为涂敷磨具。
常用涂覆磨具有：砂纸、砂布、砂带、砂盘等
精密切削加工
2015-4-8
一、精密切削对刀具的要求
1）极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量。 2）刃口能磨得极其锋锐，刃口半径值极小，能实现 超薄切削厚度。 3）刀刃无缺陷，切削时刃形将复制在被加工表面上， 从而得到超光滑的镜面。 4）与工件材料的抗粘性好、化学亲和性小、摩擦系 数低，以得到极好的加工表面完整性。 不可替代的超精密切削刀具材料：单晶金刚石。
2015-4-8
一、切削参数对积屑瘤生成的影响 1、切削速度的影响
不管在多大的切削速度下都有积屑瘤生 成，切削速度不同，积屑瘤的高度也不 同。当切削速度较低时，积屑瘤高度较 高，当切削速度达到一定值时，积屑瘤 趋于稳定，高度变化不大。
2015-4-8
2、进给量f和背吃刀量 p 的影响
由图2-8可以看出在进给量很小时，积屑瘤的高度很大， 在f＝5μm/r时，h0值最小，f值再增大时，h0值稍有增 加。 由图2-9所示，在背吃刀量<25μm时，积屑瘤的高度变 化不大，但在背吃刀量> 25μm后， h0值将随着背吃 刀量的增加而增加。
2015-4-8
一、切削速度、进给量、修光刃和背吃刀量的影响
4、背吃刀量的影响
在刀具刃口半径足够小时，超精密切削范围内，背吃 刀量变化对加工表面粗糙度影响很小。 背吃刀量减少，表面残留应力也减少，但超过某临界 值时，背吃刀量减少反而使加工表面残留应度的影响
2015-4-8
金刚石刀具的设计与制造
1、金刚石刀具切削部分的几何形状
刀头形式
金刚石刀具的主切削刃和副切削刃之间采用 过渡刃对加工表面起修光作用。 国内：多采用直线修光刃，修光刃长度一般 取0.1～0.2mm 国外：多采用圆弧修光刃，圆弧半径 R=0.5~3mm。 金刚石刀具的主偏角，平时采用30～90度， 2015-4-8 用得较多的是45度。
超精密切削加工技术
技术发展趋势
1 2
智能化控制
利用传感器和智能算法，实时监测切削过程和工 件表面质量，实现超精密切削加工过程的智能控 制。
复合加工技术
结合多种加工技术，如磨削、抛光和电加工等， 以提高超精密切削加工的效率和表面质量。
3
新材料应用
探索和开发适用于超精密切削加工的新材料，以 提高刀具的耐磨性和工件的表面完整性。
04
超精密切削加工技 术的挑战与解决方 案
技术瓶颈
刀具磨损
超精密切削加工过程中， 刀具与工件的高速摩擦导 致刀具快速磨损，影响加 工精度和效率。
工件表面完整性
超精密切削加工后，工件 表面容易出现微裂纹、残 余应力和加工硬化等表面 完整性问题。
切削液的纯净度
超精密切削加工需要高纯 净度的切削液以减小误差， 但切削液的纯净度控制难 度较大。
应对策略
刀具材料与涂层
采用高硬度、高耐磨性的刀具材料和涂层技术，提高刀具的耐久 性和切削性能。
切削参数优化
根据不同材料和加工条件，优化切削速度、进给速度和切削深度等 参数，以减小刀具磨损和工件表面完整性问题。
切削液纯净度控制
采用高精度过滤设备和检测技术，确保切削液的纯净度满足超精密 切削加工的要求。
精密仪器制造
光学仪器
精密机械
超精密切削加工技术可用于制造高精 度光学仪器，如显微镜、望远镜等， 以提高其成像质量和稳定性。
超精密切削加工技术可用于制造精密 机械，如钟表、精密机床等，以提高 其运动精度和稳定性。
测量仪器
超精密切削加工技术可用于制造高精 度测量仪器，如传感器、测微器等， 以提高其测量准确性和可靠性。
微电子行业
集成电路
超精密切削加工技术可用于制造 集成电路，如芯片、微处理器等，
精密加工_第二讲__精密超精密加工
精密与特种加工
HIGH EDUCATION PRESS
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可得到 Ra0.01～0.002μm的 镜面。
精密与特种加工
加工4.5mm陶瓷球
HIGH EDUCATION PRESS
金刚石车床主要性能指标
最大车削直径和长度 /mm 最高转速 r/min
400×200 5000～10000
最大进给速度mm /min
5000
数控系统分辩率 /μm
0. 1～0.01
重复精度(±2σ) / μ m
≤0. 2/100
精密与特种加工
HIGH EDUCATION PRESS
性质
用途
自然界中存在的最硬物
经仔细琢磨后，成为
质,熔点高。
装饰品——钻石。
无色透明、正八面体形
划玻璃、切割大理石、
状的固体，加工后有夺目光 泽。
加工坚硬的金属，装在钻探 机的钻头钻凿坚硬的岩层。
精密与特种加工
HIGH EDUCATION PRESS
精密与特种加工
HIGH EDUCATION PRESS
精密加工机床 研究方向：提高机床主轴的回转精度、工作台
的直线运动精度以及刀具的微量进给精度。（主轴 轴承和导轨）
超精密级滚动轴承——液体静压或空气静压轴承。
金刚石刀具 金刚石晶面选择、金刚石刀具刃口的圆弧半径。
先进国家达到纳米级，我国0.1~0.3um。
2 精密磨削加工
砂轮磨削修整法
采用低速回转的超硬级碳化硅砂轮与
高速旋转的砂轮对磨，以达到修整的目的。
滚轧修整法
采用硬质合金圆盘、一组由波浪形白口铁
圆盘或带槽的淬硬钢片套装而成的滚轮，与砂轮对滚和 挤压进行修整。滚轮一般装在修整夹具上手动操作，修
整效率高，适于粗磨砂轮的修整。
精、细修整砂轮
（1）用金钢石笔精修，再用精车后的砂轮细修砂轮
2.精密磨削加工
2.1 概述
（1）磨削（加工的定义）是一种常用的半精加工和精加工方法,
砂轮是磨削的重要切削刀具。加工时通过刀具上的磨粒对工件
的表面不断进行划擦，耕犁，切削作用而获得较高精度和较好
表面质量，精度可达IT5以上Ra为1.25～0.01μm
（2）磨削的主要特点
磨削除了可以加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料外，还能加工一般刀具难
修整用量
修整用量包括修整导程、修整深度两项。
修整导程是指砂轮每转一转时金刚石沿砂轮表面的移动距离，
其大小应使砂轮上每颗磨粒都能得到修整， 可按照磨粒的平均尺寸来选择。
修整深度是指修整时金刚石的切削深度，
不能太大，否则会使颗粒随结合剂大量脱落或击碎， 因而既 损耗砂轮又不易将砂轮修整得平整。 修整时候要使用冷却液。
树脂
高分子 化合物
聚腊酸 乙烯脂
精密磨削。
④涂覆方法
重力落砂法：先将粘结剂均匀涂敷在基底上，在靠重力将
砂粒均匀地喷洒在涂层上，经过烘干去除浮面砂粒后即成卷
状砂带，裁剪后就可以制成涂覆磨具产品，整个过程自动进
行。一般的砂纸、砂布就是这样制成的，成本较低。
涂敷法：先将粘结剂和砂粒混合均匀，然后利用胶辊将砂
1）固结磨具
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1～0.1 µ 。表面粗糙度值 m Ra可达0.2～0.25µ m。 超精密砂轮磨削是利用经过精细修整的粒度为W40～ W5的砂轮进行磨削，其加工精度可达0.1 µ 。表面粗糙度 m 值Ra可达0.025 ～ 0.008 µ m。
超精密切削加工与金刚石刀具(精密加工)-PPT精选文档
超精密切削是使用精密的单晶天然金刚石刀具加工 有色金属和非金属，可以直接加工出超光滑的加工表 面(粗糙度Ra0.02～0.005µ m，加工精度<0.01µ m)。 用于加工：陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射 镜、红外反射镜和红外透镜、雷达的波导管内腔、计 算机磁盘、激光打印机的多面棱镜、录像机的磁头、 复印机的硒鼓、菲尼尔透镜等。 超精密切削也是金属切削的一种，当然也服从金属 切削的普遍规律。 金刚石刀具的超精密加工技术主要应用于单件大型 超精密零件的切削加工和大量生产中的中小型超精密 零件加工。
2019/3/26
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2.4 切削参数变化对加工表面质量的影响
三、切削刃形状对加工表面粗糙度的影响
超精密切削时用的单晶金刚石刀具，有直线修 光刃和圆弧刃。 直线刃：刀具制造容易，国内用得较多，可减 少残留面积，减小加工面的粗糙度值。修光刃 的长度常取：0.05-0.20mm。 圆弧刃：刀具制造较复杂，对刀方便，圆弧刃 半径一般取2～5mm。
2.3 超精密切削时积屑瘤的生成规律
二、积屑瘤对切削力和加工表面粗糙度的影响 1、对切削力的影响
积屑瘤高时切削力也大，积屑瘤小时切削力也小。与普通切削规律正好相反。 而普通切削钢时，积屑瘤可增加刀具的实际前角，故积屑瘤增大可使切削力 下降。 2019/3/26
2.3 超精密切削时积屑瘤的生成规律
图 2-4 ：图中所示沿切削速 度方向出现磨损沟槽，由 于金刚石和铁、镍的化学 和物理亲和性而产生的腐 蚀沟槽； 图 2-5 ：金刚石切削时，若 有微小振动，就会产生刀 刃微小崩刃。
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2.3 超精密切削时积屑瘤的生成规律
一、切削参数对积屑瘤生成的影响
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一、切削速度、进给量、修光刃和背吃刀量的影响
2、进给量的影响
在进给量f<5μm/r
时，均达到
Rmax<0.05μm的加工 表面粗糙度。
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பைடு நூலகம்
一、切削速度、进给量、修光刃和背吃刀量的影响
3、修光刃的影响
修光刃长度常取0.05～ 0.20mm。 修光刃的长度过长，对 加工表面粗糙度影响不 大。 修光刃有直线和圆弧两 种，加工时要精确对 刀，使修光刃和进给方 向一致。圆弧刃半径一般 取2～5mm。
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二、积屑瘤对切削力和加工表面粗糙度的影响
2、对加工表面粗糙度的影响
积屑瘤高度大，表面粗糙度大，积屑瘤小表面粗糙度小。并 且可以看出，切削液减小积屑瘤，减小加工表面粗糙度。
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一、切削速度、进给量、修光刃和背吃刀量的影响
1、切削速度的影响
由图2-12知，在有切削液的条件下，切削速度对加工表面粗 糙度的影响很小。 图2-13说明，不同切削速度下均得到表面粗糙度极小的加工 表面 —镜面。 2019/1/9
刃口半径为0.6μm、0.3μm
刃口锋锐度对加工表面有一 定的影响，相同条件下（背 吃刀量、进给量），更锋锐 的刀具切出的表面粗糙度更 小；速度的影响不是很大。
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二、刀刃锋锐度对切削变形和切削力的影响
锋锐车刀切削变形系数明显低于 较钝的车刀。 刀刃锋锐度不同，切削力明显不 同。刃口半径增大，切削力增大， 即切削变形大。背吃刀量很小时， 切削力显著增大。因为背吃刀量很 小时，刃口半径造成的附加切削变 形已占总切削变形的很大比例，刃 口的微小变化将使切削变形产生很 大的变化。所以在背吃刀量很小的 精切时，应采用刃口半径很小的锋 锐金刚石车刀。
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一、切削参数对积屑瘤生成的影响 1、切削速度的影响
不管在多大的切削速度下都有积屑瘤生 成，切削速度不同，积屑瘤的高度也不 同。当切削速度较低时，积屑瘤高度较 高，当切削速度达到一定值时，积屑瘤 趋于稳定，高度变化不大。
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2、进给量f和背吃刀量 p 的影响
由图2-8可以看出在进给量很小时，积屑瘤的高度很大， 在f＝5μm/r时，h0值最小，f值再增大时，h0值稍有增 加。 由图2-9所示，在背吃刀量<25μm时，积屑瘤的高度变 化不大，但在背吃刀量> 25μm后， h0值将随着背吃 刀量的增加而增加。
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一、切削速度、进给量、修光刃和背吃刀量的影响
4、背吃刀量的影响
在刀具刃口半径足够小时，超精密切削范围内，背吃 刀量变化对加工表面粗糙度影响很小。 背吃刀量减少，表面残留应力也减少，但超过某临界 值时，背吃刀量减少反而使加工表面残留应力增加。
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一、刃口锋锐度对加工表面粗糙度的影响
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总结：天然单晶金刚石刀具只能用在机床主轴转 动非常平稳的高精度车床上，否则由于振动金刚 石刀具将会很快产生刀刃微观崩刃。
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图2-3：图a是刀刃磨损的正 常情况，图b是剧烈磨损情 况，可以看到磨损后成层状， 即刀具磨损为层状微小剥落。 图2-4：图中所示沿切削速 度方向出现磨损沟槽，由于 金刚石和铁、镍的化学和物 理亲和性而产生的腐蚀沟槽。 图2-5：金刚石切削时，若 有微小振动，就会产生刀刃 微小崩刃。
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二、积屑瘤对切削力和加工表面粗糙度的影响
1、对切削力的影响
积屑瘤高时切削力也大，积屑瘤小时切削力也小。 与普通切削规律正好相反。
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切削模型分析
1）积屑瘤前端R大约
实际切削厚度
2～3μm，实际切削 力由刃口半径R起 作用，切削力明显 增加 。 2）积屑瘤与切削层和 已加工表面间的摩 擦力增大，切削力 增大。 3）实际切削厚度超过 名义值，切削厚度 增加 hD-hDu，切削 力增加。
第2章 精密切削加工
2.1概述 2.2精密切削加工的工艺规律和机理 2.3精密切削加工的机床及应用 2.4功率超声车削
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2.1概述
精密切削是使用精密的单晶天然金刚石刀具加工有色金属 和非金属，可以直接加工出超光滑的加工表面(粗糙度 Ra0.02～0.005µm，加工精度<0.01µm)。 用于加工：陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射镜、 红外反射镜和红外透镜、雷达的波导管内腔、计算机磁盘、 激光打印机的多面棱镜、录像机的磁头、复印机的硒鼓、 菲尼尔透镜等。 精密切削也是金属切削的一种，当然也服从金属切削的普 遍规律。 金刚石刀具的精密加工技术主要应用于单件大型超精密零 件的切削加工和大量生产中的中小型超精密零件加工。
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2.2精密切削加工机理
切削速度向来是影响刀具耐用度最主要的因素，但 是切削速度的高低对金刚石刀具的磨损大小影响甚 微，刀具的耐用度极高。原因是：金刚石的硬度极 高，耐磨性好，热传导系数高，和有色金属间的摩 擦系数低，因此切削温度低，在加工有色金属时刀 具耐磨度甚高，可用很高的切削速度1000～ 2000m/min，而刀具的磨损甚小。 超精密切削实际速度的选择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。
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精密加工的关键技术
1.精密加工机床：主轴回转精度、工作台直线运动精度以 及刀具微量进给精度 2.金刚石刀具：金刚石晶面选择、刀具刃口锋利性（刀具 刃口圆弧半径） 3.精密切削机理：微量切削过程的特殊性 4.稳定的加工环境：恒温、防振和空气净化 5.误差补偿：根据规律设定补偿，反馈控制系统 6.精密测量技术
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精密加工的加工范畴
按加工精度划分，可将机械加工分为一般加工、精密加工、超 精密加工三个阶段。
精密加工：加工精度在0.1～1µm，加工表面粗糙度在Ra0.02～ 0.1µm之间的加工方法称为精密加工；
超精密加工：加工精度高于0.1µm，加工表面粗糙度小于 Ra0.01µm之间的加工方法称为超精密加工（微细加工、超微细 加工、光整加工、精整加工等 ）。
2019/1/9
三、刀刃锋锐度对切削表面层的冷硬和组织位错的影响