超精密切削加工技术介绍

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NANOTECH 350FG 介绍

金刚石刀头的制造：

成形：采用研磨加工方法；
研磨方法：用空气轴承的研磨机；特殊刀头的形状
四、五轴机超精密加工的方法

普通切削加工 SSS FTS
4.1 普通切削加工（轴对称零件）

主轴只做回转运动，不带C轴模式只通过X和Z轴的插补走出面型可加工PMMA,铜，铝，锗，氟化钙等材料不同材料需要使用不同的刀具和工艺

详细指标链接
Ultra-Precision three, four, or five axis CNC machining system for on-axis turning of aspheric and toroidal surfaces; slow-slideservo machining (rotary ruling) of freeform surfaces; and raster flycutting of freeforms, linear diffractives, and prismatic optical structures
Electronic Gage Head with Magnetic Stand
NanoMETER
NanoBalance™
Work Spindle Trim Balancer
Workpiece Measurement & Error Compensation System (WECS)
三、超精密加工刀具
面型测量仪器：ZYGO激光干涉仪，轮廓仪粗糙度测量仪器：VEECO白光干涉仪
ZYGO激光干涉仪
GPI™ XP/D激光干涉仪--运用移相干涉原理，提供高精度的
平面面形，球面面形，曲率半径，样品表面质量，传输波

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ｚｙ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ＳＤ超故ＰＴ。
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６０１期
１２材料缺陷及其对超精密切削的影响．
２２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０１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￣Ｊｃ）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

精密超精密加工技术

精密超精密加工技术精密及超精密加工对尖端技术的发展起着十分重要的作用。

当今各主要工业化国家都投入了巨大的人力物力,来发展精密及超精密加工技术,它已经成为现代制造技术的重要发展方向之一。

本节将对精密、超精密加工和细微加工的概念、基本方法、特点和应用作一般性介绍。

一、精密加工和超精密加工的界定精密和超精密加工主要是根据加工精度和表面质量两项指标来划分的。

这种划分是相对的，随着生产技术的不断发展，其划分界限也将逐渐向前推移。

1．一般加工一般加工是指加工精度在10µm左右（IT5~IT7）、表面粗糙度为R a0.2µm~0.8µm的加工方法，如车、铣、刨、磨、电解加工等。

适用于汽车制造、拖拉机制造、模具制造和机床制造等。

2．精密加工精密加工是指精度在10µm~0.1µm（IT5或IT5以上）、表面粗糙度值小于R a0.1µm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。

用于精密机床、精密测量仪器等制造业中的关键零件，如精密丝杠、精密齿轮、精密导轨、微型精密轴承、宝石等的加工。

3．超精密加工超精密加工一般指工件尺寸公差为0.1µm~0.01µm数量级、表面粗糙度R a 为0.001µm数量级的加工方法。

如金刚石精密切削、超精密磨料加工、电子束加工、离子束加工等，用于精密组件、大规模和超大规模集成电路及计量标准组件制造等方面。

二、实现精密和超精密加工的条件精密和超精密加工技术是一项内容极为广泛的制造技术系统工程，它涉及到超微量切除技术、高稳定性和高净化的工作环境、设备系统、工具条件、工件状况、计量技术、工况检测及质量控制等。

其中的任一因素对精密和超精密加工的加工精度和表面质量，都将产生直接或间接的不同程度的影响。

1．加工环境精密加工和超精密加工必须具有超稳定的加工环境。

因为加工环境的极微小变化都可能影响加工精度。

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。

超精密加工技术

谢谢！
先进国家达到纳米级，我国0.1~0.3um。超精密级滚动轴承——液体静压或空气静压轴承。
稳定的加工环境恒温（加工空间和机床本身）、防振、净化（高效过滤器）。误差补偿消除或抵消误差本身的影响。同时防止误差累计。（一直靠提高机床制造精度来提高工件精度会使成本大大增加）精密测量技术高一个数量级、显微镜和激光干涉仪等。隧道显微镜分辨率达到0.1nm。
精密加工的关键技术： 1、精密加工机床 2、金刚石刀具 3、精密切削机理 4、稳定的加工环境 5、误差补偿 6、精密测量技术
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）金刚石刀具金刚石晶面选择、金刚石刀具刃口的圆弧半径。精密切削机理积屑瘤的形成、毛刺的产生、切削参数及加工条件等。需深入研究以掌握其变化规律。

《精密和超精密加工技术(第3版)》第2章超精密切削与金刚石刀具

3)积屑瘤呈鼻形并自切削刃前伸出,这导致实际切削厚度超过名义值。超精密切削的切削厚度原来就很小 ,增加切削厚度将使切削力明显增加。
三、使用切削液减小积屑瘤,减小加工表面粗糙度值
图2-11 超精密切削时切削速度对加工表面粗糙度的影响 f=0.0075mm/r ap=0.02mm
加工硬铝时,如将航空汽油作为切削液,可明显减小加工表面粗糙度值,并且在低速时表面粗糙度值也很小。这说明使用切削液后,已消除了积屑瘤对加工表面粗糙度的影响，从污染环境看,应在保证加工表面质量的条件下,尽量少用切削液。加工黄铜时,切削液无明显效果,低速时加工表面粗糙度值不大,故加工黄铜时可不使用切削液。
加的原因如下:
1)鼻形积屑瘤前端的圆弧半径R为2~3μm,较原来金刚石车刀的切削刃钝圆半径rn(0.2~0.3μm)大得多。
2)积屑瘤存在时,它代替金刚石切削刃进行切削,积屑瘤和切屑间的摩擦及积屑瘤和已加工表面之间的摩擦都很严重,摩擦力很大,大大超过金刚石和这些材料之间的摩擦力,这导致切削力的增加。
超精密切削刀具磨损和寿命
图2-2 磨损的金刚石切削刃
正常刀具磨损情况,一般磨损主要在后刀面上。
图2-3 剧烈磨损的金刚石切削刃
剧烈磨损情况,从图中可看到磨损区呈层状,即刀具磨损为层状微小剥落,这大概是由金刚石沿(111)晶面有解理现象产生而造成这样的磨损形式。
超精密切削刀具磨损和寿命
一、超精密切削时切削参数对积屑瘤生成的影响
图2-8 背吃刀量㊀ap对积屑瘤高度的影响
硬铝v=314m/min f=0.0075mm/r
在实验的切削参数范围内都有积屑瘤产生。
背吃刀量ap<25μm时,积屑瘤的高度h0变化不大,但ap大于25μm后,积屑瘤高度h0将随 ap值的增加而增加,这种变化的原因大概是

超精密切削加工与金刚石刀具(精密加工

2.5 切削刃锋锐度对切削变形、加工表面质量的影响
三、切削刃锋锐度对切削变形和切削力的影响
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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。
(FN ) Ff cos FP sin
A点为极限临界点，极限最小切削厚度 hDmin 应为
hDmin rn(1 cos ) rn1
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第2章超精密切削与金刚石刀具
2.1超精密切削时刀具的切削速度、磨损和耐用度 2.2超精密切削时积屑瘤的生成规律 2.3切削参数变化对加工表面质量的影响 2.4刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量的影响 2.5超精密切削时的最小切削厚度 2.6金刚石刀具晶面选择对切削变形和加工表面质
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2.2 超精密切削时刀具的磨损和寿命
后刀面前刀面
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图2-2：切削刃正常磨损；
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；
2.3 超精密切削时积屑瘤的生成规律
2、进给量f和背吃刀量 p的影响
• 由图2-7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。

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

超精密切削加工主要指金刚石刀具的超精密切削

超精密切削加⼯主要指⾦刚⽯⼑具的超精密切削超精密切削加⼯主要指⾦刚⽯⼑具的超精密切削。

超精密切削的⼯作机理：普通的切削的切削深度⼀般远⼤于材料晶粒的尺⼨，切削加⼯以数⼗计的晶粒团为加⼯单位，在切削⼒的作⽤下从基体上去除⾦属。

⽽超精密加⼯的切削层很薄或尺⼨很⼩，切削深度和进给量必然很⼩，特别是亚微⽶和纳⽶级的超精密切削，切削深度通常⼩于材料晶粒直径，使的切削只能在晶粒内部进⾏。

超精密切削时的切削⼒的特征为：切削⼒微⼩，单位切削⼒很⼤，切削⼒随着切削深度的减⼩⽽增⼤，⽽在切深很⼩时切削⼒却急剧上升。

超精密切削加⼯的特点与应⽤（1）单位切削⼒⼤实现纳⽶级的超精密加⼯的物理实质是切断材料的分⼦、原⼦间的结合，实现原⼦或者分⼦的去除，因此切削⼒必须超过晶体内部的分⼦、原⼦结合⼒。

（2）切削温度由于超精密切削的切削⽤量极⼩以及⾦刚⽯⼑具和⼯件材料具有的⾼导热性，因此超精密切削温度相当低。

（3）⼑刃圆弧半径对最⼩切削厚度的限制⼑具刃⼝半径限制了其最⼩的切削厚度，⼑具刃⼝越⼩，允许的最⼩切削厚度也越⼩。

超精密切削的应⽤超精密加⼯主要⽤于加⼯软⾦属材料以及光学玻璃、⼤理⽯和碳素纤维板等⾮⾦属材料，主要加⼯对象是精度要求很⾼的镜⾯零件。

（下图是超精密切削球⾯镜的加⼯原理图）球⾯镜的加⼯原理1-主轴；2-凹⾯镜；3-⼑具轴超精密磨削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。

1.超精密砂轮磨削的磨削超精密砂轮磨削机理：( 1 ) 超微量切除超精密磨削是⼀种极薄切削，切屑厚度极⼩，磨削深度可能⼩于晶粒的⼤⼩，磨削就在晶粒内进⾏，因此磨削⼒⼀定要超过晶体内部⾮常⼤的原⼦、分⼦结合⼒，从⽽磨粒上所承受的切应⼒就急速地增加并变得⾮常⼤，可能接近被磨削材料的剪切强度的极限。

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。

精密与超精密加工技术

空气静压轴承主轴能够得到高于轴承零件本身的回转精度。
2) 导轨及进给驱动装置：动作灵活，无爬行等不连续动作，直线精度好。通常采用空气静压导轨。
空气静压导轨
精密与超精密加工技术
摩擦驱动原理图
精密与超精密加工技术
（3）超精密加工的工作环境
超精密加工必须在超稳定的环境下进行，主要衡量指标有三个：
等离子体辅助抛光(PACE)
等离子体辅助抛光又称化学蒸发加工(chemical vaporization machining， CVM)，是在真空环境下进行将化学气体(通常为卤素类气体，如CF、Cl2等) 激发成活性等离子体，与加工面产生化学反应，生成挥发性物质从而达到材料去除的目的。这种加工方法实用化的一种就是等离子腐蚀。
金刚石的热传导率是矿物中最大的，切削加工中发热量非常小。
精密与超精密加工技术
天然金刚石的加工多采用研磨加工方法，通常采用空气轴承研磨机，由于振动小，可达到很低的粗糙度和极小的刃口半径。
精密与超精密加工技术
1）刀尖的磨损在切削距离到达100km以前，后刀面磨损急剧上升，以后磨损逐渐减慢。注：由于积屑瘤的原因，一般将研磨好的锋利刀尖有意加工成理想的稳定的磨损状态。
精密与超精密加工技术
（1）超精密加工刀具
超精密加工要求刀具能均匀地去除不大于工件加工精度且厚度极薄的金属层或非金属层。超精密切削中的加工刀具，一般指天然单晶金刚石刀具。超精密切削中必须保证金刚石刀具的刀面与刃口质量。超精密磨削的加工刀具砂轮的磨料品级与力度均匀性在加工中十分重要。
精密与超精密加工技术
精密与超精密加工技术
7、超精密加工的发展趋势
高精度、高效率工艺整合化两极化（大型化、微型化）在线检测智能化绿色化

04精密与超精密加工技术

微量进给装置二
压电陶瓷式微进给装置
1—刀夹 2—机座 3—压电陶瓷 4—后垫块 5—电感测头 6—弹性支承
五、精密加工环境
超精密加工必须在超稳定的环境下进行。超稳定环境：恒温、超净和防振。
六、超精密加工精度的在线检测及计量测试
对加工误差进行在线检测，实时建模与动态分析预报，再根据预报数据对误差源进行补偿，从而消除或减少加工误差。
1、去除加工（分离加工）
从工件上去除一部分材料。
超精密切削加工形面示例（图为各种镜面切削加工的形面）
2、结合加工
利用物理和化学方法，将不同材料结合在一起。利用物理和化学方法，将不同材料结合在一起。按结合的机理、方法、强弱等，分为附着、注入和连接三种。机理、方法、强弱等，分为附着、注入和连接三种。
3、变形加工（流动加工）
利用力、热、分子运动等手段，使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能。
3.3.2 超精密切削加工
超精密切削对刀具的要求 • 极高的硬度、极高的耐用度和极高的弹性模量，保证刀具寿命和尺寸耐用度； • 刃口能磨得极其锋锐，刃口半径ρ值极小，能实现超薄的切削厚度； • 刀刃无缺陷，避免刃形复印在加工表面； • 抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦系数低、能得到极好的加工表面完整性。
3、精密与超精密加工的应用与进展
美国是研究最早的国家，处于世界领先地位，以民品应用为主要对象英国的克兰菲尔德精密工程研究所有较高声誉日本起步较晚，发展最快，以发展国防尖端技术为主要目标。我国在70年代末期有长足进步，80年代中期出现了具有世界水平的超精密机床和部件
二、超精密加工方法
六、超精密加工精度的在线检测及计量测试
大距离的测量仪器：双频激光干涉仪小距离的测量仪器：电容式、电感式测微仪、光纤测微仪更小测量范围的测量仪器：扫描隧道显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜

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。

超精密切削加工技术

技术发展趋势
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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。
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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。
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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，