超精密切削加工技术的历史

精密和超精密加工的机床设备

特点
高精度、高效率、高表面质量、低误差、低能耗等。
应用领域
01
02
03
04
航空航天
制造飞机发动机叶片、涡轮盘等关键部件。
汽车制造
加工发动机缸体、曲轴等精密零部件。
能源领域
制造核聚变反应堆中的超导线圈、太阳能电池板等。
医疗器械
制造人工关节、牙科种植体等医疗器件。
发展历程与趋势
发展历程
从20世纪50年代开始，精密和超精密加工技术经历了从简单磨削到复杂切削，再到超精密切削的发展过程。
航空航天领域的应用案例
案例一
某航空发动机制造企业使用超精密加工机床，对涡轮叶片进行高精度磨削和抛光，提高了发动机性能和可靠性。
案例二
某飞机制造企业采用精密加工机床，对机身结构件进行高精度切割和加工，确保飞机整体装配精度和质量。
汽车工业领域的应用案例
案例一
某汽车零部件制造企业使用精密加工机床，对发动机缸体进行高精度加工，提高缸体质量和性能，降低发动机故障率。
柔性化
为了满足多品种、小批量生产的需求，未来精密和超精密加工机床将采用模块化设计、可重构制造系统等技术，提高机床的加工范围和适应能力。
新材料、新工艺的应用
新材料
随着新材料技术的发展，未来精密和超精密加工机床将采用新型高强度、高硬度、轻质材料，提高加工效率和加工质量。
ห้องสมุดไป่ตู้新工艺
为了满足复杂形状和特殊材料的加工需求，未来精密和超精密加工机床将采用新的切削工艺、光整加工工艺和复合加工工艺等，提高加工精度和表面质量。
伺服驱动技术
采用先进的伺服驱动技术，实现高精度的位置控制和速度控制。
插补算法

先进制造工艺--高速切削技术

第三讲1.高速切削技术高速切削的产生背景和发展史高速切削（HSM或HSC）通常指高主轴转速和高进给速度下的立铣，它是20世纪90年代迅速走向实际应用的先进加工技术，在航空航天制造业、模具加工业、汽车零件加工、以及精密零件加工等得到广泛的应用。

高速铣削技术既可用于铝合金、铜等易切削金属，也可用于淬火钢、钛合金、高温合金等难加工材料，以及碳纤维塑料等非金属材料。

例如，在铝合金等飞机零件加工中，曲面多且结构复杂，材料去除量达高达90％～95％，采用高速铣削可大大提高生产效率和加工精度；在模具加工中，高速铣削可加工淬火硬度大于HRC50的钢件，因此许多情况下可省去电火花加工和手工修磨，在热处理后采用高速铣削达到零件尺寸、形状和表面粗糙度要求。

高速切削概念始于1931年德国所罗门博士的研究成果：“当以适当高的切削速度（约为常规速度的5～10倍）加工时，切削刃上的温度会降低，因此有可能通过高速切削提高加工生产率”。

60多年来，人们一直在探索有效、适用、可靠的高速切削技术，但直到20世纪90年代该技术才逐渐在工业实际中推广应用。

高速切削最早在飞机制造业和模具制造l受到很大的重视。

为使飞机的零部件满足很高的可靠性要求，大部分重要零件都是在整块铝合金坯件卜铣削而成，既可减少焊缝，又可提高零件的强度和抗振性。

但常规铣削效率很低，从而导致了高的生产成本和长的交货时间。

高速切削是克服这方面问题的最好解决方案。

汽车工业中，模具制造是产品更新换代的关键。

新车型定型后，模具制造周期的长短直接影响到产品的上市时间，也关系到市场竞争的成败。

所以在80年代美国、欧洲和日本的政府都出巨资推动高速切削在模具制造中的应用研究，90年代初高速切削已进入工业化应用。

图16 高速切削在生产应用中的发展历程图17 采用高速切削后产品质量提高的历程a一硬质合金切钢 b一硬质合金切铸铁c—CBN切铸铁图16是德国宝马公司（BMW）采用高速切削的历程。

国外超精密数控机床概述

国外超精密数控机床概述20世纪50年代后期，美国首先开始进行超精密加工机床方面的研究，当时因开发激光核聚变实验装置和红外线实验装置需要大型金属反射镜，急需反射镜的超精密加工技术和超精密加工机床。

人们通过使用当时精度较高的精密机床，采用单点金刚石车刀对铝合金和无氧化铜进行镜面切削，以此为起点，超精密加工作为一种崭新的机械加工工艺得到了迅速发展。

1962年，Union Carbide公司首先开发出的利用多孔质石墨空气轴承的超精密半球面车床，成功地实现了超精密镜面车削，尺寸精度达到士0.6 um，表面粗糙度为Ra0.025um，从而迈出了亚微米加工的第一步。

但是，金刚石超精密车削比较适合一些较软的金属材料，而在航空航天、天文、军事等应用领域的卫星摄像头方面，最为常用的却是如玻璃、陶瓷等脆性材料的非金属器件。

用金刚石刀具对这些材料进行切削加工，则会使己加工表面产生裂纹。

而超精密磨削则更有利于脆性材料的加工。

Union Carbide公司的另一代表性产品是其在1972年研制成功的R-0方式的非球面创成加工机床。

这是一台具有位置反馈的双坐标数控车床，可实时改变刀座导轨的转角0和半径R，实现非球面的镜面加工。

加工直径达380mm，工件的形状精度为士0.63um，表面粗糙度为Ra0.025 um。

摩尔公司(Mood Special Tool)于1968年研制出带空气主轴的Moori型超精密镜面车床，但为了实现脆性材料的超精密加工，该公司又于1980年在世界上首次开发出三坐标控制的M-18AG型超精密非球面金刚石刀具车削、金刚石砂轮磨削机床。

该机床采用空气主轴，回转精度径向为0.075pm；采用Allen-Braley 7320数控系统；X，Z 轴行程分别为410mm和230mm，其导轨的平直度在全长行程范围内均在0.5um以内，B轴的定位精度在3600范围内是0.38um；采用金刚石砂轮可加工最大直径为356mm的各种非球面的金属反射镜。

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。

超精密加工

第三节超精密加工
一超精密加工的概念
起源：1962年，美国Union Carbide公司研制成功首台超精密车床。定义：在一定的发展时期，加工精度和加工表面质量达到最高水平的各种加工方法的总称。超精密加工的概念及其与一般加工和精密加工的精度界限是相对的。目前，在工业发达国家，一般加工是指加工精度不高于1m的加工技术，与此相应，精密加工是指加工精度为1~0.1m、表面粗糙度小于 Ra0.1~0.02m的加工技术，超精密加工是指加工精度高于0.1m、表面粗糙度小于0.01m的加工技术。
（美国）光学金刚石超精水平的重要标志之一。在尖端科技产品和现代化武器的制造中占有重要地位。
作为测量标准的所谓“原器”（ “标准球”、“光学平晶”），卫星的姿态轴承，大规模集成电路的硅片，计算机磁盘，复印机磁鼓和激光打印机的多面镜等都需要进行超精密加工。现代机械工业之所以要致力于提高加工精度，主要原因在于提高制造精度后：
飞机发动机转子叶片：加工精度由60m提高到12m，表面粗糙度Ra由0.5m减小到0.2m，则发动机的压缩效率将从89%提高到94%。
三超精密加工的特点、应用范围及分类
1. 超精密加工的特点
1) 遵循精度“进化”原则 2) 属于微量切削(极薄切削) 3) 影响因素众多，是一个系
统工程 4) 与自动化技术关系密切 5) 综合应用各种加工方法 6) 加工和检测一体化
图5-19 (美)光学金刚石超精密车床
2. 超精密加工的分类和应用范围
1) 超精密切削加工，如金刚石刀具超精密车削，微孔钻削等；
2) 超精密磨料加工，如超精密磨削，超精密研磨等；
3) 超精密特种加工，如电子束加工，
离子束加工及光刻加工等；

先进制造技术第2章高速切削技术2-1

萨洛蒙在l924一1931年间，进行了一系列的高速切削实验：在非黑色金属材料，如铝、铜和青铜上，用特大直径的刀盘进行锯切，最高实验的切削速度曾达到14000m／min，在各种进给速度下，使用了多达20齿的螺旋铣刀。l931年申请了“超极限速度”专利，随后卖给了“Krupp钢与工具制造厂”。萨洛蒙和他的研究室实际上完成了大部分有色金属的切削试验研究，并且推断出铸铁材料和钢材的相关曲线。萨洛蒙理论提出了一个描述切削条件的区域或者是范围，在这个区域内是不能进行切削的。萨洛蒙没有提出可靠的理论解释，而且他的许多实验细节也没有人知道。
刀具磨损曲线
三、高速切削切屑形成

高速切削试验表明，工件材料及性能对切屑形态有决定性影响。
低硬度和高热物理性能的工件材料（铝合金、低碳钢、未淬硬钢等）易形成连续带状切屑。高硬度和低热物理性能的工件材料（钛合金钢、未淬硬钢等）易形成锯齿状切屑。

切削速度对切屑形态有重要影响。对钛合金，在（1.5~4800)m/min的切削速度范围内形成锯齿状切屑，随切削速度的增加，锯齿程度（锯齿的齿距）在增加，直至成为分离的单元切屑。
不同切削速度下车削45钢件的切削形态。

一方面，切削速度增加，应变速度加大，导致脆性增加，易于形成锯齿状切屑；另一方面，切削速度增加，切屑温度增加，导致脆性降低，不易形成锯齿状切屑；
绝热剪切理论（Adiabatic Shear Theory) 周期脆性断裂理论（Periodic brittle fracture theoty）

萨洛蒙（Salomon）曲线
1600
切削温度/℃
钢
1200
青铜
铸铁硬质合金980℃ Stelite合金850℃ 高速钢650℃ 碳素工具钢450℃

超精密加工技术的理论和应用研究

超精密加工技术的理论和应用研究超精密加工技术是指在微米和纳米级别下进行的精密加工过程。

随着现代科技的不断发展，超精密加工技术越来越受到重视，并广泛应用于电子、光学、航空航天和生物医疗等领域。

1. 超精密加工技术的发展历程超精密加工技术的发展历程可以追溯到20世纪50年代末期，当时主要应用于金属和陶瓷的球面加工和制造。

随着微电子技术的不断进步，超精密加工技术被广泛运用于微电子制造和微机电系统（MEMS）中，如晶体管、光学元件、压电陶瓷和生物芯片等。

在后来的发展中，超精密加工技术逐渐扩展到玻璃、塑料和石英等非金属材料的加工上。

同时，超精密加工技术还被应用于卫星、航天器和精密仪器的制造和维修中。

2. 超精密加工技术的理论基础超精密加工技术的理论基础主要涉及到两个方面：加工力学和加工控制。

加工力学研究表明，超精密加工过程中的切削作用受到材料本身的特性、切削工具的形状和刃口尺寸、切削速度和切削深度的影响。

因此，了解加工物料的相关特性并选择适当的切削参数，对加工质量和加工效率的提高具有重要意义。

加工控制方面的研究主要涉及到加工路径规划、加工速度和切削深度的控制以及加工设备的精度检测等。

3. 超精密加工技术在电子制造领域中的应用在电子制造领域中，超精密加工技术被广泛应用于半导体器件的制造和加工。

例如，通过超精密加工技术制作的半导体器件可以达到微米甚至纳米级别的精度，从而大大提高了器件的性能和稳定性。

此外，超精密加工技术还可以用于电子元器件的制造，如阻值、电容器和电感器等。

通过超精密加工技术制作的电子元器件具有更好的性能和精度，可以提高电路的稳定性和可靠性。

4. 超精密加工技术在航空航天领域中的应用在航空航天领域中，超精密加工技术主要应用于航空发动机部件的制造和维修。

例如，通过超精密加工技术制造的涡轮叶片具有更好的气动性能和材料特性，可以提高发动机的性能和效率。

同时，超精密加工技术还可以用于航空航天器件的制造和加工，如导航系统和通信设备等。

精密和超精密加工技术的发展

精密和超精密加工技术的发展我国目前已是一个“制造大国”,制造业规模名列世界第四位,仅次于美国、日本和德国,近年来在精密加工技术和精密机床设备制造方面也取得了不小进展。

但我国还不是一个“制造强国”,与发达国外相比仍有较大差距。

目前国外已开发了多种精密和超精密车削、磨削、抛光等机床设备,发展了新的精密加工和精密测量技术。

为了使我国的国防和科技发展不受制于人,我们必须投入必要的人力物力,自主发展精密和超精密加工技术,争取尽快将我国的精密和超精密加工技术水平提升到世界先进水平。

下面对国内外精密和超精密加工技术的最新发展情况介绍如下。

精密机床技术的发展精密机床是精密加工的基础。

当今精密机床技术的发展方向是:在继续提高精度的基础上,采用高速切削以提高加工效率,同时采用先进数控技术提高其自动化水平。

瑞士DIXI公司以生产卧式坐标镗床闻名于世,该公司生产的DHP40高精度卧式高速镗床已增加了多轴数控系统,成为一台加工中心;同时为实现高速切削,已将机床主轴的最高转速提高到24000r/min。

瑞士MIKROM公司的高速精密五轴加工中心的主轴最高转速为42000r/min,定位精度达5μm,已达到过去坐标镗床的精度。

从这两台机床的性能可以看出,现在的加工中心与高速切削机床之间已不再有严格的界限划分。

使用金刚石刀具的超精密切削技术超精密切削技术的进展金刚石刀具超精密切削技术是超精密加工技术的一个重要组成部份,不少国防尖端产品零件:如陀螺仪、各种平面及曲面反射镜和透镜、精密仪器仪表和大功率激光系统中的多种零件等:都需要利用金刚石超精密切削来加工。

使用单晶金刚石刀具在超精密机床上进行超精密切削,可以加工出光洁度极高的镜面。

超精密切削的切削厚度可极小,最小切削厚度可至1nm。

超精密切削使用的单晶金刚石刀具要求刃口极为锋锐,刃口半径在0.5,0.01μm。

因刃口半径甚小,过去对刃口的测量极为困难,现在已可用原子力显微镜:AFM:方便地进行测量。

精密加工的发展史及趋势

精密加工的发展史及趋势
精密加工是指采用特殊的设备和技术，以非常高的精度对金属或非金
属物品进行加工的一种工艺。

它具有精度高、研磨精度高、重复精度高、
速度快、质量好、节约材料等优点，被广泛应用于航空航天、机械、能源、电子信息、医疗器械等领域，是现代高精尖的技术之一
精密加工的发展史可以追溯到20世纪50年代，1954年，美国宾夕
法尼亚州钢铁公司开发出一种全新的切削工艺，即精密冲剪。

这种冲剪工
艺能够制造出非常精确的金属零件，为当时的工业发展奠定了坚实的基础。

几年后，美国又开发出了精密切削机床，使得精密加工的范围进一步得以
扩大。

随着近代科学技术的发展，精密加工也不断得到进步提升。

20世纪
70年代，中国研制出精密数控车床，使精密加工可以以更快的速度、更
高的精度完成对金属零件的研磨、车削等操作。

此外，20世纪80年代，
激光雕刻技术也开始被应用到精密加工中，使得加工精度进一步得到提高。

随着近年来现代技术的高速发展，精密加工的范围也大大扩展，技术
水平也不断提高。

现如今，人们开发出的精密加工设备可以实现高精度、
高速度、高精确度的加工。

此外，新兴技术如3D打印、电火花等也被用
于精密加工，并显示出极大的潜力。

精密超精密加工技术的发展及应用

精密超精密加工技术的发展及应用1、概述精密和超精密加工技术的发展，直接影响到一个国家尖端技术和国防工业的发展，因此世界各国对此都极为重视，投入很大力量进行研究开发，同时实行技术保密，控制关键加工技术及设备出口。

随着航空航天、高精密仪器仪表、惯导平台、光学和激光等技术的迅速发展和多领域的广泛应用，对各种高精度复杂零件、光学零件、高精度平面、曲面和复杂形状的加工需求日益迫切⑴。

目前国外已开发了多种精密和超精密车削、磨削、抛光等机床设备，发展了新的精密加工和精密测量技术。

"］我国是制造业大国，近年来在精密加工技术和精密机床设备制造上也小有成就。

但是和发达国家制造强国相比，我国目前仍有差距。

我国每年虽有大量机电产品出口，但多数是技术含量较低、价格亦较便宜的中低档产品；而从国外进口的则大多是技术含量高、价格昂贵的高档产品。

2、国内外精密超精密加工技术发展通常按照加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工和超精密加工三个阶段。

目前，精密加工是指精密加工精度为1-0.1 m表面粗糙度为］RaO.1-O.O1 口的加工技术。

但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。

」20世纪60年代初期，随着航天、宇航的发展，精密超精密加工技术首先在美国被提出，并由于得到了政府和军方的财政支持而迅速发展。

到了20世纪70年代，日本也成立了超精密加工技术委员会并制定了相应发展规划，将该技术列入高新技术产业，经过多年的发展，使得日本在民用光学、电子及信息产品等产业处于世界领先地位［2］。

2.1国外发展超精密加工发展到今天，已经取得了重大进展，超精密加工以不再是一种孤立的加工方法和单纯的工艺问题，而成为一项包含内容极其广泛的系统工程。

超精密加工是以每个加工点局部的材料微观变形或去除作用的总和所体现的。

其加工机理随着加工单位（加工应力作用的范围）和工件材料的不均质程度（材料缺陷或因加工产生缺陷）不同而异，如图1所示⑻。

高速切削加工技术介绍

美国于 1960 年前后开始进行超高速切削试验。试验将刀具装在加农炮里，从滑台上射向工件；或将工件当作子弹射向固定的刀具。 1977 年美国在一台带有高频电主轴的加工中心上进行了高速切削试验，其主轴转速可以在 180 ～ 18000r / min 范围内无级变速，工作台的最大进给速度为 7 . 6m / min。
1979 年美国防卫技术研究总署（ DARPA ）发起了一项“先进加工研究计划”，研究切削速度比塑性波还要快的超高速切削，为快速切除金属材料提供科学依据。
在德国， 1984 年国家研究技术部组织了以 Darmstadt 工业大学的生产工程与机床研究所 PTW ）为首，包括 41 家公司参加的两项联合研究计划，全面而系统地研究了超高速切削机瓜刀具、控制系统以及相关的工艺技术，分别对各种工件材料（钢、铸铁、特殊合金、铝合金、铝镶铸造合金、铜合金和纤维增强塑料等）的超高速切削性能进行了深入的研究与试验，取得了切削热的绝大部分被切屑带走国际公认的高水平研究成果，并在德国工厂广泛应用，获得了好的经济效益。日本于 20 世纪 60 年代就着手超高速切削机理的研究。日本学者发现在超高速切削时，工件基本保持冷态，其切屑要比常规切屑热得多。日本工业界 35善于吸取各国的研究成果并及时应用到新产品开发中去，尤其在高速切削机床的研究和开发方面后来居上，现已跃居世界领先地位。进人 20 世纪 90 年代以来，以松浦（ Matsuora ）、牧野 ( Makino ）、马扎克（ Mazak ）和新泻铁（ Niigata ）等公司为代表的一批机床制造厂，陆续向市场推出不少超高速加工中心和数控铣床，日本厂商现已成为世界上超高速机床的主要提供者.
2 高速切削刀具
刀具是实现高速加工的关键技术之一。生产实践证明，阻碍切削速度提高的关键因素是刀具能否承受越来越高的切削温度在萨洛蒙高速切理研究和高速切削试验的不断深人，证明高速切削的最关键技术之一就是所用的刀具。舒尔兹教授在第一届德国 ― 法国高速切削年会（ 1997 年）上做的报告中指出：目前，在高速加工技术中有两个基本的研究发展目标，一个是高速引起的刀具寿命问题，另一个是具有高精度的高速机床．

超精密切削加工

节能技术
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

超精密切削加工 PPT

切削刃的粗糙度。 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Ry Ry0 加工表面的粗糙度。普通刀刃的粗糙度 Ry0.3~5 金刚石刀具刀刃的粗糙度Ry Ry0 μm ，金刚石刀具刀刃的粗糙度 Ry0.1~0.2 μm ，特殊情况Ry nm。 Ry1 特殊情况Ry1nm。极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量， 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。保证长的刀具寿命。刀刃无缺陷，足够的强度，耐崩刃性能。 4) 刀刃无缺陷，足够的强度，耐崩刃性能。化学亲和性小、与工件材料的抗粘结性好、 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。系数低，能得到极好的加工表面完整性。
• 一.超精密切削加工简介 • 二.超精密切削的刀具 • 三.超精密加工机床 • 四.影响切削表面粗糙度的因素及发展趋势
一.超精密切削加工简介超精密切削加工简介
• 1.超精密切削的历史 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、 60年代初，由于宇航用的陀螺，计算机用的磁鼓、年代初磁盘，光学扫描用的多面棱镜，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，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，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、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，而且很难满足法进行加工，不但加工成本很高，精度和表面粗糙度的要求。为此，研究、精度和表面粗糙度的要求。为此，研究、开发了使用高精度、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。削加工的方法。

超高速切削的发展现状

超高速切削的发展现状超高速切削是一种先进的切削加工技术，采用高速转速和小切削深度进行切削，能够有效提高切削效率和加工精度。

本文将对超高速切削的发展现状进行详细介绍。

超高速切削技术的发展可以追溯到20世纪60年代，当时由于切削过程容易产生几何形状的误差和表面质量问题，因此一直未能得到广泛应用。

随着计算机数控技术和精密制造技术的快速发展，超高速切削技术在上世纪80年代出现了突破性的进展。

发展初期，超高速切削主要用于加工金属材料，如铝合金、镁合金等，通过提高切削速度和减小切削深度，大大提高了切削效率和表面质量。

随着材料科学和刀具制造技术的进步，超高速切削技术逐渐应用到切削硬度较高的材料，如钢、铁等。

近年来，随着新材料和复杂工件的出现，超高速切削技术迎来了新的发展机遇。

首先是新材料的应用，如高性能陶瓷、纳米材料等，这些材料具有高硬度和高韧性，传统切削技术难以满足对其加工精度和表面质量的要求，而超高速切削技术能够有效解决这一问题。

其次是复杂工件的加工，如汽车发动机缸体、飞机发动机叶片等，这些工件形状复杂，表面精度要求高，传统加工方法效率低、成本高，而超高速切削技术具有快速、高效的优势。

随着超高速切削技术的不断发展，相关设备和工具也在不断更新迭代。

首先是刀具材料的优化，采用纳米材料、复合材料等先进材料制造刀具，能够提高切削效率和切削质量。

其次是机床的改进，采用高刚性、高速度的数控机床，能够满足高速切削的要求。

同时，先进的控制系统和传感器技术的应用，能够实时监测切削过程中的温度、压力等参数，保证整个加工过程的稳定性和安全性。

超高速切削技术的发展带来了巨大的经济效益和社会效益。

首先是加工效率的提高，相比传统切削技术，超高速切削能够大幅度提高切削速度和加工效率，节约了生产时间和成本。

其次是加工精度和表面质量的提升，超高速切削能够实现微米级的精度和纳米级的表面粗糙度，满足了高精度工件的需求。

此外，超高速切削技术还可以减少切削力和切削温度，降低刀具磨损和能量消耗，从而延长刀具寿命，减少了对自然资源的消耗，对环境保护具有积极意义。

超精密研磨技术的发展历史

超精密研磨技术的发展历史一、技术起源超精密研磨技术起源于20世纪中期，随着航空航天、电子和光学等高科技领域的发展，对于零件的精度和表面质量的要求越来越高，传统的研磨技术已经无法满足这些需求。

因此，人们开始探索超精密研磨技术，以提高零件的精度和表面质量。

二、初步发展在20世纪60年代，超精密研磨技术开始进入初步发展阶段。

这个阶段的主要技术包括：弹性发射加工、抛光加工和化学机械研磨等。

这些技术的应用，使得零件的表面质量和精度得到了显著提高，但是这些技术还存在一些问题，如加工效率低下、加工材料有限等。

三、关键技术突破在20世纪80年代，随着材料科学和工程技术的不断发展，超精密研磨技术取得了一系列关键技术突破。

这些突破包括：加工材料的选择、加工过程中的材料去除机制、加工表面的物理和化学性质等。

这些突破为超精密研磨技术的发展奠定了基础。

四、工业应用推广随着超精密研磨技术的不断发展，其应用范围也逐渐扩大。

目前，超精密研磨技术已经广泛应用于航空航天、电子、光学、医疗器械等领域。

这些应用不仅提高了零件的精度和表面质量，同时也推动了超精密研磨技术的不断发展和完善。

五、技术革新与进步近年来，随着科技的不断进步，超精密研磨技术也在不断革新和进步。

新型的研磨材料、加工设备和工艺不断涌现，使得超精密研磨技术的加工效率、精度和表面质量得到了进一步提高。

同时，智能化和自动化技术的应用，也使得超精密研磨技术更加便捷和高效。

六、国内外发展对比目前，超精密研磨技术在国内外都得到了广泛的关注和应用。

在国外，美国、德国和日本等发达国家在超精密研磨技术方面处于领先地位，已经形成了一套完整的产业链和技术体系。

在国内，随着科技的不断进步和应用需求的增加，超精密研磨技术也得到了迅速发展，但仍存在一定的差距。

为了缩小差距，国内应该加强技术研发和创新，提高自主创新能力，推动超精密研磨技术的进一步发展。

七、未来趋势与展望未来，随着科技的不断进步和应用需求的增加，超精密研磨技术将呈现以下趋势：1.加工效率和精度的提高：随着新型研磨材料和加工设备的出现，超精密研磨技术的加工效率和精度将得到进一步提高，以满足更多领域的需求。

超高速超精密加工技术主要内容

超精密加工技术可以保证加工的高精度，提高产品的质量和性能。
高可靠性
超高速超精密加工技术可以保证加工过程的稳定性和可靠性，减少故障和误差。
技术挑战
设备成本高
超高速超精密加工设备成本较高，需要大量的资金投入。
技术难度大
超高速超精密加工技术难度较大，需要高技能的技术人员操作和维护。
加工材料有限
纳米级加工技术是利用纳米级的加工工具和工艺来制造纳米级零件和结构的技术。
详细描述
纳米级加工技术采用特殊的加工工具和工艺，如纳米压印、纳米光刻等，实现纳米级别的加工精度。该技术能够制造出具有纳米级精度和复杂结构的零件和结构，广泛应用于微电子、生物医学等领域。
加工设备与工具
总结词
加工设备与工具是实现超高速超精密加工的关键因素之一。
详细描述
加工设备与工具的精度、稳定性和可靠性对超高速超精密加工的加工效果和效率有着至关重要的影响。先进的加工设备与工具能够提供更高的加工精度和效率，同时减少误差和故障率，提高加工质量和效率。
04
技术优势与挑战
技术优势
高效率
超高速加工技术可以大大提高加工效率，缩短加工时间，降低生
产成本。
高精度
微型机械零件
该技术还可以用于制造微型机械零件，如微型传感器、微型执行器等，以满足微电子领域对高精度、小尺寸零件的需求。
其他ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ域应用案例
医疗器械领域
超高速超精密加工技术可以用于制造医疗器械，如人工关节、牙科种植体等，以提高其表面质量和生物相容性。
能源领域
该技术还可以用于制造能源设备，如太阳能电池板、燃料电池等，以提高其光电转换效率和能量密度。
优化切削参数和刀具路径，提高工件表面完整性和光洁度。

超精密加工技术概述

超精密加工技术概述摘要：随着社会的发展，工业产品精细化程度逐步提高，传统的机械加工技术已经远远不能满足人们的需求，机械加工向着更高精度的方向发展。

本文主要介绍超精密加工技术的产生背景、概念、国内外的发展状况、几种超精密加工技术和对未来超精密加工技术发展的展望。

关键词：超精密加工技术背景概念发展状况发展趋势一.产生的背景制造技术的发展已经有几千年的历史，石器时代、铜器时代、铁器时代都有着制造技术发展的足迹。

直至近代，随着第一次工业革命的完成，传统的机械制造技术出现了，传统的机械加工技术主要包括车削、铣削、钻削和磨削。

随着人类社会的进一步发展，现代科学技术的迅猛发展，机械工业、电子工业、航空航天工业、化学工业等，尤其是国防工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、大功率、小型化方向发展，以及在高温、高压、重载荷或腐蚀环境下长期可靠地工作。

为了适应这些要求，各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量出现，其结构和形状越来越复杂，材料的性能越来越强韧，对精度要求越来越高，对加工表面粗糙度和完整性要求越来越严格，使机械制造面临着一系列严峻的任务：（1）解决各种难切削材料的加工问题。

如硬质合金、钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、石英以及锗、硅等各种高硬度，高强度、高韧性、高脆性的金属及非加工。

（2）解决各种特殊复杂型面的加工问题。

如喷气涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模等的立体成型表面，各种冲模、冷拔模等特殊断面的型孔，炮管内膛线、喷油嘴，喷丝头上的小孔、窄缝等的加工。

（3）解决各种超精密、光整零件的加工问题。

如对表面质量和精度要求很高的航天航空陀螺仪、精密光学透镜、激光核聚变用的曲面镜、高灵敏度的红外传感器等零件的精细表面加工，形状和尺寸精度要求在0．1皮米以上，表面粗糙度尺寸要求在0．01微米以上。

（4）特殊零件的加工问题。

如大规模集成电路、光盘基片、复印机和打印机的感光鼓、微型机械和机器人零件、细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度零件的加工。

先进制造技术论文-超精密加工技术

金陵科技学院论文先进制造技术——课程结业（论文）设计(论文)题目：超精密加工技术学生姓名：班级：学号：目录摘要 (1)关键词........................................... 错误!未定义书签。

1 绪论 (1)2 超精密加工技术综述 (2)2.1 超精密加工技术的内涵及其重要性 (2)2.2 超精密加工技术的国内外发展现状 (2)3 超精密加工的主要方法 (4)3.1 超精密切削加工 (4)3.2 超精密磨料加工 (4)4 超精密机床 (6)4.1超精密主轴 (6)4.2机床的布局和导轨 (6)4.3超精密驱动系统 (6)4.4在线监测与误差补偿问题 (6)4.5金刚石刀具在超精密切削技术中的应用 (7)5 结论 (8)参考文献 (9)超精密加工技术的发展摘要精密超精密加工技术的发展，直接影响到一个国家尖端技术和国防工业的发展，因此世界各国对此都极为重视，投入很大力量进行研究开发，同时实行技术保密，控制关键加工技术及设备出口。

精密超精密加工技术，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。

关键词：超精密；微米；纳米；尖端产品；数字控制1 绪论超精密加工技术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等，是尖端技术产品发展中不可缺少的关键环节…。

同时，超精密加工技术的发展也促进了机械、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术以及材料科学的发展。

从某种意义上说，超精密加工对先进制造技术特别是纳米技术对整个社会生产力水平的提高起到举足轻重的地位，也成为衡量一个国家科技发展的标准之一。

目前超精密加工还没有确切的定义，一般是指达到绝对加工精度为0.1µm或表面粗糙度为Ra 0.0lµm以及达到加工允差和加工尺寸之比为106的加工技术。

精密与超精密加工的历史与意义

一精密和超精密加工的历史和意义所谓超精密加工技术，不是指某一特定的加工方法，也不是指比某一给定的加工精度高一个量级的加工技术，而是指在机械加工领域中，某一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。

如何区分和定义精密加工与超精密加工很困难，因为精密和超精密是与那个时代的加工与测量技术水平紧密相关的。

随着科学技术的进步，精密与超精密的标准也在不断地变化和提高。

尤其是当今科学技术突飞猛进地发展，昨天的超精密，在今天就变成为精密，而今天的精密，到明天又会成为普通了。

究竟达到什么样的精度才算得上是超精密加工呢? 随着科学技术的进步，每个时代都有该时代的加工精度界限。

达到或突破本时代精度界限的高精度加工，可称为超精密加工。

例如，在瓦特时代发明蒸汽机时，加工汽缸的精度是用厘米来衡量的，所以能达到毫米级的精度即为超精密加工。

从那以后，大约每50年加工精度便提高一个量级。

进入20世纪以后，大约每30年提高一个量级。

在50年代，把0．1mm 精度的加工技术称为超精密加工，而到了80年代，则把0．05mm的精度称为超精密加工。

如果要把每个时代的普通加工、精密加工与超精密加工区别开来，是否可这样区分：在所处的时代里，用一般的技术水平，即可以实现的精度称为普通精度。

而对于必须用较高精度的加工机械、工具及高水平的加工技术才能达到的精度，属于精密加工技术。

超精密加工技术是在所处的时代里，并非可以用较高技术轻而易举地就达到，而是采用先进的技术经过探讨、研究、实验之后才能达到的精度，并且实现这一精度指标尚不能普及的加工技术称为超精密加工技术。

目前，如果从零、部件的加工精度来划分的话，可以把亚微米以上精度的加工，称为超精密加工。

现代机械工业之所以要致力于提高加工精度，其主要的动因在于：提高产品的性能和质量，提高其质量的稳定性与性能的可靠性，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装配自动化。

例如，超精密加工使陀螺仪的精度提高了一个数量级，MX战略导弹装上这种高精度陀螺仪，其命中精度圆概率误差由500 m降低到50～150 m；又如，据英国Rolls —Roycc公司的资料，若将飞机发动机转子叶片的加工精度由60μm提高到12 μm，而加工表面粗糙度Ra值由0．5μm降低到0．2 μm，则发动机的压缩效率将会有“戏剧性的改善”；再如，传动齿轮的齿形及齿距误差若能从目前的3～6 μm降低到l μm，则单位齿轮箱重量所能传递的转矩将提高近一倍。