超精密研磨与抛光技术

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精密研磨与抛光(精密加工)

精密研磨与抛光(精密加工)
除表面粗糙的凸起部分。
表面平滑
在抛光过程中,工件表面逐渐被 磨平,最终达到镜面或高度平滑
的效果。
表面改性
在抛光过程中,工件表面可能会 发生物理或化学变化,如表面层 晶格结构的变化或表面化学成分
的改变。
抛光工艺参数
压力
抛光压力是影响抛光效果的重要参数,压力过大会导致工件表面 损伤,过小则抛光效率低下。
02
精密研磨技术
研磨材料
01
02
03
04
刚玉
常用作研磨材料,具有高硬度 和耐磨性,适用于硬材料的研
磨。
碳化硅
具有高硬度和高韧性,适用于 研磨硬而脆的材料。
氧化铝
具有较好的韧性和耐磨性,适 用于研磨软材料和中等硬度的
材料。
天然磨料
如河砂、海砂等,可用于粗研 磨和抛光。
研磨机理
切削作用
研磨材料表面上的磨粒在压力作 用下切入工件表面,切削出微小
智能化的发展
智能检测与监控系统
通过引入传感器和智能化检测技术,实现对 研磨与抛光过程的实时监测和数据采集,提 高加工过程的稳定性和可靠性。同时,通过 数据分析与处理,优化加工参数,提高加工 效率和表面质量。
自动化生产线
通过集成机器人、自动化设备和智能化管理 系统,构建自动化生产线,实现研磨与抛光 过程的自动化和连续化生产。这将大幅提高 生产效率,降低人工成本,提升企业竞争力
总结词
高分子材料的研磨与抛光是实现高分子材料表面高精度和高光洁度的重要手段。
详细描述
高分子材料的研磨与抛光主要采用金刚石、刚玉等硬质材料作为磨料,通过研磨、抛光等工艺去除高 分子材料表面的凸起和划痕,以提高其表面质量和性能。高分子材料的研磨与抛光广泛应用于塑料、 橡胶、涂料等领域。

精密和超精密加工技术

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

第5章 超精密研磨与抛光(康仁科) 大连理工大学

第5章 超精密研磨与抛光(康仁科) 大连理工大学

固结磨料研磨
圆柱面和球面的研磨
5.5.1 液中研磨
磨料:微细的 磨料:微细的Al2O3磨粒 磨粒 研具: 研具:聚氨酯 加工液:过滤水、蒸馏水、 加工液:过滤水、蒸馏水、净化水 机理:将研磨操作浸入在含有磨粒的研磨剂中 机理: 进行,借助水波效果, 进行,借助水波效果,利用浮游的微细磨粒进 行研磨加工。以磨粒的机械作用为中心, 行研磨加工。以磨粒的机械作用为中心,由加 工液进行磨粒的分散,起缓冲和冷却作用。 工液进行磨粒的分散,起缓冲和冷却作用。 应用:加工硅片,可以得到完全高质量的镜面。 应用:加工硅片,可以得到完全高质量的镜面。
研具
磨粒
加工液 工件、 工件、研具相对速度 加工压力 加工时间 环境
温 度 尘 埃
室温设定温度± 室温设定温度±0.1℃ ℃ 利用净化槽、 利用净化槽、净化操作台
5.4 超精密平面研磨和抛光
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。 用于制造高精度高表面质量的零件,如大规模 集成电路的硅片,不仅要求极高的平面度,极 小的表面粗糙度,而且要求表面无变质层、无 划伤。光学平晶、量块、石英振子基片平面, 除要求极高平面度、极小表面粗糙度外,还要 求两端面严格平行。
5.5 新原理的超精密研磨抛光
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, 作用去除被研磨表面的材质,达到很高的加工 表面。 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, 些已不完全是纯机械的去除,有些不用传统的 研具和磨料。 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, 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。 高几何精度和无缺陷无变质层的加工表面。

超精密研磨抛光方法

超精密研磨抛光方法

超精密研磨抛光方法摘要:介绍了几种近代超精密研磨抛光方法的加工原理、特点、加工对象和应用。

关键词:超精密研磨;弹性发射加工;机械化学研磨;磁力研磨;超声研磨Abstract:Introduces several methods of modern ultra-precision polishing processing principle, characteristics, objects and application.Key words:Ultra-precision grinding, Elastic emission machining, Chemical mechanical polishing, Magnetic abrasive, Ultrasonic grinding.一、概述超精密加工技术标志着一个国家机械制造业的水平,在提高光机电产品的性能、质量、寿命和研发高科技产品等方面具有十分重要的作用。

当前,超精密加工是指加工误差小于 0.01μm、表面粗糙度小于 Ra0.025μm 的加工,又称之为亚微米级加工。

现在,超精密加工已进入纳米级,称之为纳米加工。

在超精密加工中,超精密切削、超精密磨削的实现在很大程度上依赖于加工设备、加工工具以及其它相关技术的支持。

并受其加工原理及环境因素的影响和限制,要实现更高精度的加工十分困难。

而超精密研磨抛光由于具有独特的加工原理和对加工设备、环境因素要求不高等特点,故它可以实现纳米级甚至原子级的加工,已成为超精密加工技术中的一个重要部分。

二、几种超精密研磨抛光方法2.1、基于机械作用的超精密研磨抛光方法基于机械作用的超精密研磨抛光方法是依靠微细磨粒的机械作用对被加工表面进行微量去除,达到高精度的加工表面。

2.1.1、弹性发射加工弹性发射加工是一种可以获得较高的加工精度和较低的表面粗糙度的超精密研磨方法。

其加工原理如图1所示(图1略)。

加工时使用聚氨脂球作加工头,在高速旋转的加工头与被加工工件表面之间加上含有微细磨粒(0.1~0.01µm)的研磨液,并产生一定的压力。

研磨与抛光的区别

研磨与抛光的区别

研磨与抛光的区别
很早以前看过这样一个报道,说是德国、日本等几个国家的科学家耗时5年时间,花了近千万元打造了一个高纯度的硅-28材料制成的圆球,这个1kg纯硅球要求超精密加工研磨抛光,精密测量(球面度,粗糙度,质量..),可谓是世界上最圆的球了。

关于这个圆球的故事
我们明天会具体的介绍一下
今天我们主要是想通过这个视频
来介绍一下超精密抛光工艺
我们经常把研磨和抛光放在一起讲,因为零件经过这两个工序的粗糙度已经十分小了。

首先咱们了解一下它们的区别。

研磨与抛光的区别
研磨利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒,通过研具与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的精整加工。

研磨可用于加工各种金属和非金属材料,加工的表面形状有平面,内、外圆柱面和圆锥面,凸、凹球面,螺纹,齿面及其他型面。

加工精度可达IT5~IT1,表面粗糙度可达Ra0.63~0.01微米。

抛光是利用机械、化学或电化学的作用,使工件表面粗糙度降低,以获得光亮、平整表面的加工方法。

两者的主要区别在于:抛光达到的表面光洁度要比研磨更高,并且可以采用化学或者电化学的方法,而研磨基本只采用机械的方法,所使用的磨料粒度要比抛光用的更粗,即粒度大。

现代电子工业,超精密抛光是灵魂
超精密抛光技术在现代电子工业中所要完成的使命,不仅仅是平坦化不同的材料,而且要平坦化多层材料,使得几毫米见方的硅片通过这种‘全局平坦化’形成上万至百万晶体管。

精密研磨与抛光ppt课件

精密研磨与抛光ppt课件

课后思考题
习题6-2 习题6-15
第7章 精密研磨与抛光
7.1 研磨抛光机理 7.2 精密研磨、抛光的主要工艺因素 7.3 超精密平面研磨和抛光 7.4 超精密研磨抛光的主要新技术
第1节 研磨抛光机理
一、研磨加工的机理
1.研磨时磨料的工作状态 1)磨粒在工件与研具之间发生滚动,产生滚轧 效果;
2)磨粒压入到研具表面,用露出的磨粒尖端对 工件表面进行刻划,实现微切削加工;
软质磨粒机械抛光(弹性发射加工)
最小切除可以达到原子级,直至切去一层 原子,而且被加工表面的晶格不致变形,能 够获得极小表面粗糙度和材质极纯的表面。 加工原理实质是磨粒原子的扩散作用和加速 的微小粒子弹性射击的机械作用的综合效果。 真空中带静电的粉末粒子加速法、空气流或 水流来加速。
化学机械抛光
3.金属材料的研磨
当金属表面用硬度计压头压入时,只在表面 产生塑性变形的压坑,不会发生脆性材料那 样的破碎和裂纹。
研磨时,磨粒的研磨作用相当于极微量切削 和磨削时的状态,且表面不会产生裂纹。
二、抛光加工的机理
抛光的机理:1)以磨粒的微小塑性切削生成切屑, 但是它仅利用极少磨粒强制压入产生作用。2)借助磨 粒和抛光器与工件流动摩擦使工件表面的凸凹变平。
磁流体精密研磨
磁性流体为强磁粉末在液相中分散为胶态尺寸 (<0.015μm)的胶态溶液,由磁感应可产生流动性,特 性是:每一个粒子的磁力矩较大,不会因重力而沉降,磁 化强度随磁场增加而增加。当将非磁性材料的磨料混入磁 流体,置于磁场中,则磨粒在磁流体浮力作用下压向旋转 的工件而进行研磨。磁流体精研的方法又有磨粒悬浮式加 工、磨料控制式加工及磁流体封闭式加工。
五、获得高质量平面研磨抛光的工艺规律

超精密研磨抛光的主要新技术

超精密研磨抛光的主要新技术

超精密研磨抛光的主要新技术液中研磨将超精密抛光的研具工作面和工件浸泡在含磨粒的研磨剂中进行,在充足的加工液中,借助水波效果,利用游离的微细磨粒进行研磨加工,并对磨粒作用部分所产生的热还有极好的冷却效果,对研磨时的微小冲击也有缓冲效果。

机械化学研磨机械化学研磨加工是利用化学反应进行机械研磨,有湿式和干式两种。

湿式条件下的机械化学研磨,用于硅片的最终精加工,研磨剂含有0.01μm大小的SiO2磨粒的弱碱性胶状水溶液,而与它相配合的研具是表层由微细结构的软质发泡聚氨基申酸涂敷的人造革。

干式条件下的机械化学研磨,是利用工件与磨粒之间生成化学反应的研磨方法。

干式条件下的微小范围的化学反应有利于加工的进行,由于0.01~0.02粒径的SiO2磨粒有较强的化学活性,研磨量较大。

磁流体精密研磨磁性流体为强磁粉末在液相中分散为胶态尺寸(<0.015μm)的胶态溶液,由磁感应可产生流动性,特性是:每一个粒子的磁力矩较大,不会因重力而沉降,磁化强度随磁场增加而增加。

当将非磁性材料的磨料混入磁流体,置于磁场中,则磨粒在磁流体浮力作用下压向旋转的工件而进行研磨。

磁流体精研的方法又有磨粒悬浮式加工、磨料控制式加工及磁流体封闭式加工。

磨粒悬浮式加工是利用悬浮在液体中的磨粒进行可控制的精密研磨加工。

研磨装置由研磨加工部分、驱动部分和电磁部分组成。

磨粒控制式加工是在研磨具的孔洞内预先放磨粒,通过磁流体的作用,将磨料逐渐输送到研磨盘上。

磁流体封闭式加工是通过橡胶板将磨粒与磁流体分隔放置进行加工。

磁力研磨利用磁场作用,使磁极间的磁性磨料形成如刷子一样的研磨剂,被吸附在磁极的工作表面上,在磨料与工件的相对运动下,实现对工件表面的研磨作用。

这种加工方法不仅能对圆周表面、平面和棱边等进行研磨,而且还可以对凸凹不平的复杂曲面进行研磨。

软质磨粒机械抛光(弹性发射加工)最小切除可以达到原子级,直至切去一层原子,而且被加工表面的晶格不致变形,能够获得极小表面粗糙度和材质极纯的表面。

ELID超精密磨削技术综述

ELID超精密磨削技术综述

.. ELID超精密磨削技术综述蔡智杰天津大学机械工程学院机械工程系2014级硕士生摘要:金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(Electrolytic In-process Dressing, 简称ELID)磨削技术作为一种结合传统磨削、研磨、抛光为一体的复合镜面加工技术,开辟了超精密加工的新途径,具有广发的应用价值。

本文将从工作原理、磨削机理、工艺特点、影响因素及磨削机床的分类等方面系统地介绍ELID超精密磨削技术,并通过分析国外研究应用状况,阐述该技术在精密加工制造行业的应用发展前景。

关键词:在线电解修整(ELID) 超精密镜面加工金属基超硬磨料砂轮硬脆材料磨削机理0 引言随着制造行业的飞速发展,硬质合金、工程瓷、光学玻璃、玻璃瓷、淬火钢及半单晶硅等硬脆难加工材料得到广泛应用,寻求低成本、高效率的超精密加工技术的研究工作正在广泛开展。

超精密镜面磨削技术是一种借助高性能的机床、良好的工具(砂轮)、完善的辅助技术和稳定的环境条件,控制加工精度在0.1μm级以下、表面粗糙度Ra<0.04μm甚至Ra<0.01μm的磨削方法[1]。

然而,由于传统磨削工艺效率低、磨削力大、磨削温度高,且砂轮极易钝化、堵塞而丧失切削性能,从而造成加工面脆性破坏,加工质量恶化,难以满足高精度、高效率的加工要求。

随着砂轮精密修整技术的发展及超微细粒度砂轮的使用,将磨削加工的材料去除工作引入到一个新的领域。

ELID磨削技术是应用电化学反应的非传统材料去除技术来解决金属基超硬磨料砂轮的修整问题的超精密镜面加工技术,以其效率高、精度高、表面质量好、加工装置简单及适应性广等特点,已较广泛用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域。

1 ELID磨削的基本原理ELID(Electrolytic In-process Dressing)磨削是在磨削过程中,利用非线性电解修整作用使金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化层的连续修整用与钝化膜抑制电解的作用达到动态平衡。

超精密抛光工艺的定义-概述说明以及解释

超精密抛光工艺的定义-概述说明以及解释

超精密抛光工艺的定义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述超精密抛光工艺是一种高度精细化的表面处理技术,通过对工件表面进行极其细致的抛光和修饰,使其获得极高的光学精度和表面平整度。

这项工艺在多个领域都有广泛的应用,包括光学、精密仪器制造、半导体制造等。

相比传统抛光工艺,超精密抛光工艺更注重精度和表面质量的控制,可以实现纳米级甚至更高的表面精度要求。

本文将介绍超精密抛光工艺的定义、应用领域和关键技术,旨在深入探讨这一先进表面处理技术的原理和发展趋势,为相关领域的研究人员和从业者提供参考和借鉴。

json"1.2 文章结构":{"本文将首先介绍超精密抛光工艺的定义,包括其概念、特点和优势。

接着将探讨超精密抛光工艺在不同领域的应用,例如光学、半导体和精密机械制造等。

然后将深入分析超精密抛光工艺的关键技术,包括材料选择、工艺流程和设备要求等。

最后,文章将总结超精密抛光工艺的意义和展望,展望未来在该领域的发展前景,以及对读者提出一些思考和建议。

"}1.3 目的本文旨在探讨超精密抛光工艺的定义、应用领域和关键技术,以帮助读者深入了解该工艺的特点和优势。

通过详细介绍超精密抛光工艺的概念和原理,读者将能够更好地理解其在实际生产中的应用场景和价值所在。

此外,本文还将探讨超精密抛光工艺面临的挑战和未来发展方向,为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。

通过本文的阐述,希望读者能够对超精密抛光工艺有一个全面而深入的认识,从而促进该工艺在工业生产中的广泛应用和推广。

2.正文2.1 超精密抛光工艺的定义超精密抛光工艺是一种高精度的表面处理技术,通过在材料表面施加特定的力和磨料,在微观层面上去除材料表面的凸起部分,从而获得非常光滑的表面。

它在纳米级和亚纳米级的精度下进行,能够获得极高的表面光洁度和平整度。

该技术主要应用于需要极高表面质量和精度的领域,如半导体制造、光学元件制造、精密仪器制造等。

超精密研磨与抛光

超精密研磨与抛光

研磨速度
适当的研磨速度能够提高研磨 效率,同时也有助于控制表面 粗糙度。
研磨时间
研磨时间的长短会影响工件表 面的粗糙度和研磨效率,需要 根据实际情况进行调整。
03
抛光技术
抛光材料
抛光布
常用的抛光布材料包括棉布、细 帆布、化纤布等,具有良好的耐 磨性和柔软性,能够承受抛光过
程中的摩擦和压力。
抛光液
通过超精密研磨与抛光技术,可以加工出具有高精度、低 表面粗糙度的金属表面,提高金属材料的耐磨性、耐腐蚀 性和抗疲劳性能。该技术还可以用于加工金属材料的特殊 结构,如纳米级涂层、微纳颗粒等。
05
技术挑战与未来发展
技术挑战
01
02
03
04
加工精度要求高
超精密研磨与抛光需要达到纳 米级甚至更高级别的加工精度 ,对设备、工艺和材料的要求 极高。
研磨液
为了降低表面粗糙度和提高研磨效率,通常会使用 研磨液,如硅溶胶、氧化铝悬浮液等。
研磨垫
研磨垫是超精密研磨中常用的辅助工具,能够提供 均匀的研磨压力和稳定的研磨效果。
研磨机理与过程
80%
微观切削
研磨过程中,研磨砂纸上的磨粒 在压力作用下切入工件表面,通 过微观切削的方式去除材料。
100%
表面塑性流动
具体而言,超精密研磨与抛光技术可以对光学元件的表面进行纳 米级别的加工和修饰,使其表面达到原子级的光滑度,减少散射 和反射,提高光的透过率和成像质量。同时,该技术还可以加工 出具有特殊光学性能的元件,如非球面透镜、光波导等。
半导体材料
半导体材料是现代电子工业的基础,其质量和性能对电子器 件的性能和可靠性有着至关重要的影响。超精密研磨与抛光 技术是半导体材料加工的关键技术之一,主要用于加工硅片 、锗片、砷化镓等半导体材料。

精密与超精密加工技术

精密与超精密加工技术

第二章精密与超精密加工技术一.概述二.超精密切削加工技术三.超精密磨削技术四.超精密研磨抛光技术五、超精密加工装备与环境一、概述1、精密和超精密加工技术的发展是从上世纪 70年代开始,主要集中在美、日、英等国,精密和超精密加工在尖端技术和现代武器制造中占非常重要的地位,是机械制造业最主要发展的方向之一。

2、精密和超精密加工技术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。

3、当代的超精密加工技术是现代制造技术的前沿,也是明天制造技术的基础。

超精密加工是国家制造工业水平的重要标志之一。

4、加工精度进化5、机械工业提高加工精度的效益。

1)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;2)促进产品的小型化;3)增强零件的互换性,提高装配生产率,并促进自动化装配;6、在不同的历史时期,不同的科学技术发展水平情况下,对精密与超精密加工技术有不同的理解。

1)精密和超精密加工是一个十分广泛的领域,它包括了所有能使零件的形状、位置和尺寸精度达到微米和亚微米范围的机械加工方法。

2)精密和超精密只是相对而言,其间的界限随时间的推移而不断变化,因而精密和超精密在不同的时期必须使用不同的尺度来区分。

3)1983年日本的 Taniguchi教授在考查了许多超精密加工实例的基础上对超精密加工的现状进行完整的综述,并对其发展趋势进行了预测。

7、超精密加工技术的现状1)超精密加工技术是一门综合性的系统工程,它的发展综合地利用了机床、工具、计量、环境技术、微电子技术、计算机技术、数控技术等的进步。

2)精密加工和超精密加工已从单一的技术方法发展为制造系统工程,简称精密工程。

它以人、技术、组织为基础,涉及超微量去除、结合、变形加工技术,高稳定性和高净化的加工环境,检测与误差补偿,工况监测与质量控制,被加工材料等。

二、超精密切削加工技术超精密切削技术是60年代发展起来的新技术,它在国防和尖端技术的发展中起着重要的作用;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;超精密切削可代替研磨等很费工的精加工工序,不仅节省工时,还提高加工精度和表面质量。

精密和超精密加工技术

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。

3 超高速磨削、超精密磨削、超声波磨削

3 超高速磨削、超精密磨削、超声波磨削

3)改进轴承结构: ➢ 增加球数; ➢ 空心球; ➢ 拱形球; 德国FAG公司研制了HS70和HS719系列新型高速
主轴轴承,减少了球直径,增加了球数,提高了 轴承结构的刚性;
超高速主轴和轴承
陶瓷轴承:日本东北大学研制CNC超高速平 面磨床使用陶瓷轴承,转速达30000rpm;
气浮轴承:日本东芝:ASV40加工中心, 30000rpm;
3.3 缓进给磨削
应用: ➢ 加工效率和铣、拉、车等相同,可取代之; ➢ 用来加工陶瓷、复合材料、晶须加强材料、高温合金等; ➢ 可加工淬硬材料,粗精加工一次成型; ➢ 加工纤维增强材料,避免造成纤维撕裂、表面质量降低等缺点; ➢ 加工钛、镁等活性材料; ➢ 加工硬脆材料; ➢ 加工铸铁、淬硬钢、铁基、镍基、钴基合金; ➢ 精细部件加工; ➢ 高精度空间曲面、深窄槽加工;
3.2.3 高速磨削加工工艺
磨削用量选择
3.2.3 高速磨削加工工艺
磨削液 砂轮修整 ➢ ELID砂轮修整技术 ➢ 电火花砂轮修整技术 ➢ 杯形砂轮修整技术 ➢ 电解-机械复合整形技术
3.2.4 高速磨削的应用
高效深磨
美国:Edgetek Machine公司: 全美首家生产高效深磨机床,单层CBN 砂轮,加工淬硬锯齿,Vs=203m/s;磨削Iconel718(镍基合金), Vs=160m/s,金属去除率达75mm3 /(mm.s) ,砂轮不需修整,使用寿命 长,Ra1-2μm,尺寸公差13μm。
超高速主轴和轴承
超高速电主轴技术: 超高速磨削主要采用大功率超高速电主轴; 德国:500m/s,25KW,30000-40000r/min; 日本:研制新型超高速磨头,250000r/min; 大功率高速电主轴优点:惯性扭矩小,振动噪声小,高

精密和超精密砂轮磨削精密砂轮磨削

精密和超精密砂轮磨削精密砂轮磨削
加工、磁流体抛光、液中研磨等
.
6
磨削加工
.
7
磨削加工
.
8
磨削加工
.
9
磨削机床
.
10
磨削机床
.
11
砂轮
.
12
内圆磨砂轮
.
13
砂轮磨头
.
14
超硬磨料砂轮
平形金刚石砂轮
.
15
超硬磨料砂轮
碗形金刚石砂轮
碟形金刚石砂轮
.
16
涂附磨具
涂覆磨具是将磨料用粘接剂均匀地涂敷在纸、 布、化纤或其他复合材料等基底上的磨具。
.
18
磨削特点
砂轮经修正,可形成极细微的刃口以切除工件表面极 薄的金属层。
磨削加工能获得极高的加工精度和极细的表示粗糙度, 磨削通常可达到Ra 1.25~0.16µm,镜面磨削粗糙度 Ra0.01µm光滑表面。
砂轮在磨削时,部分磨钝的磨粒在一定条件下能自动 脱落或崩碎,从而使砂轮保持良好的磨削性能。
.
19
第一节 精密磨削(定义见P38)
一、精密磨削机理
(1)微刃的微切削作用 (2)微刃的等高切削作用 (3)微刃的滑挤、摩擦、抛光作用
.
适宜对钢、铁、 陶瓷、玻璃等 硬脆材料加工
20
二、磨削用量
砂轮速度
不能太高:否则容 易烧伤、产生裂纹、
一般在15~30m/s 降低加工精度。加
工机床容易振动
工件速度 一般在6~12m/min
一般为50~100mm/min或0.06-
工件纵向进给量 0.5mm/r
横向进给量(吃刀量) 一般取0.6~2.5μm/单行程
横向进给次数
一般约2~3次(单行程)

超精密研磨技术的发展历史

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。

超精密加工技术概述

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。

精密加工 第二讲 精密超精密加工

精密加工 第二讲  精密超精密加工
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精密与特种加工
主切削力FZ——它垂直于水
平面,通常与切削速度的方 向一致,在一般切削情况下,
该分力最大。 径向切削力 FY——它在基面
内,并与进给方向相垂直。 FY 是沿切削深度方向上的分 力,它不做功,但能使工件
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精密与特种加工
精密切削研究最早从金刚石车削开始——金刚 石铣削——金刚石镗削,来加工型面和内孔。刀具 材料从金刚石刀具材料——立方氮化硼、复合陶瓷 等。
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精密与特种加工
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精密与特种加工
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精密与特种加工
切入角
过渡切削过程
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精密与特种加工
过渡切削:切削时,刀具的切削刃与工件表面存 在的关系。 弹性滑动——塑性滑动——切削——塑性滑动—— 弹性滑动 零件的最终工序的最小切入深度应小于或等于零件 的加工精度。因此最小切入深度反应加工精度。 在精密切削中,采用的是微量切削方法,切入深度 较小,切削功能主要由刀具切削刃的刃口圆弧承担,能 否从被加工材料上切下切屑,主要取决于刀具刃口圆弧 处被加工材料质点受力情况。
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精密与特种加工




自然界中存在的最硬物质,熔 经仔细琢磨后,成为装饰 品——钻石。 点高。 无色透明、正八面体形状的 固体,加工后有夺目光泽。 划玻璃、切割大理石、加工 坚硬的金属,装在钻探机的钻头 钻凿坚硬的岩层。
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超光滑超精密玻璃抛光新技术

超光滑超精密玻璃抛光新技术

超光滑超精密玻璃抛光新技术抛光新技术可分为接触式抛光和非接触式抛光两大类型。

接触式抛光包括数控小工具抛光、应力盘抛光、浴法抛光(BFP)、浮法抛光、磁流变抛光等。

非接触式抛光主要指离子束抛光、等离子体辅助抛光、电子束抛光和激光抛光。

本文除了评述各种方法的特点外,要点阐述离子束抛光与电子束抛光。

1接触式抛光新技术接触式抛光是由传统的抛光盘模式发展而来,与传统的抛光相比,采用数字控制(CNC)机床运行、新型的抛光工具(如应力抛光盘、磁流变抛光盘)与纳米级超细抛光剂。

数控小工具抛光技术是用计算机数控小工具抛光模(抛光头)对玻璃表面进行抛光,根据所建立的数学模型,通过抛光头在玻璃表面上的运动途径,相对应力与驻留时间来控制抛除量,可以制备大中型非球面光学零件。

此种抛光设备由抛光机床、实时干涉测量以及数字控制系统(CNC)组成。

Itek公司制造的4m数控小工具抛光机,非常大抛光玻璃镜片直径可达4m,抛光效率明显提高,时间只用四周,而传统经典方法达到同样效果需要1年。

Parkm-Elmer 采用此技术,抛光望远镜镜片,较终面形粗糙度为12nm。

应力抛光盘技术(stressedlappolishing)系米用大尺寸刚性材料作为基盘,在周边可变压力作用下,盘的表面可随时改变所需要的面形。

在抛光过程中,安装于应力盘上驱动器根据计算机发出的变形盘相对镜面位置和方向的指令,改变边缘力矩的大小,使应力盘始终与被抛光玻璃的非球面光学表面相匹配。

美国亚利桑那大学Steward天文台大尺寸镜片实验室用应力盘抛光技术加工大尺寸高陡度非球面反射镜,表面粗糙度达到全口径20nm。

浴法抛光(Bowl-FeedPolishing)简称BFP方法[6],也称水中抛光法,玻璃和抛光模同时都浸在抛光液的抛光方法,抛光时产生摩擦热均可扩散到抛光液中,不致使玻璃和抛光工具的温度升高很多,玻璃的热变形和抛光模的塑性流动达到较小,从而可用纯浙青作为抛光模对玻璃进行抛光,使玻璃表面非常光滑。

超精密研磨和抛光专家系统的研究

超精密研磨和抛光专家系统的研究

0 引 言

去 除 微 量 的 工 件 材 料 以 达 到 高 级 几 何 精 度 ( 于 优 0 1 m) 优 良表 面粗糙 度 ( a 0 0 t 的方 法 , .t 和  ̄ R ≤ . 1 m)  ̄ 它 可 以实 现镜 面加 工 和高精 度 加工 。其 技术 目标 主要有
超精 密研 磨 和抛 光技 术采 用 “ 化 ” 工原 理 , 进 加 可
下 ,运 用 专 家知识 进 行逻 辑推理 ,对原 始数 据进 行合
理 的处 理 ,选 择适 当的模 型进行 推 算 ,对定 量计 算结
果 加 以评 价 、调 整和解 释 ,得 到最 终相 应 的答 案 。并 且 在 系统 运行 过程 中 。 还可 以通 过案 例 不断 总结 经验 ,
1 超 精 密研磨 和 抛光 的基本 原理 超精 密研 磨和 抛光 技术 是特别 指 选用 粒径 只有 几
维普资讯
第 3 ( 第 16 ) 期 总 3期
20 0 6年 6月
机 械 工 程 与 自 动 化
M ECHANI CAL ENGI NEERI & AUT0M AT1 NG 0N
No 3 .
J n u.
文 章 编 号 :6 26 1 (0 6 0 0 60 17 —4 3 2 0 ) 30 1 3
程 中 的决策 、监测 与控制 的 自动化 。专 家系 统就 是一
个具 有 智能 特点 的计 算机 程序 ,它 的智 能化 主要 表现 为能 够 在特 定 的领域 内模 仿人类 专 家思 维来 求解 复杂 问题 。因此 , 家系 统必须 包 含领域 专家 的大 量知识 , 专 拥有 类 似人 类专 家思 维 的推理 能 力 ,并能 用这 些知识 来解 决 实 际的 问题 j 。 专 家 系统 的第一 个 重要组 成部 分 是知 识库 ,用 于 储存从 专家 那里 得 到的专 门知识 ;第 二个 重要 组成 部 分是 推理 机 ,它 具有 推理 的 能力 ,能 够根 据知 识导 出 结 论 。 家 系统 基本 构成 见 图 1 其 工作 过程 可 以描述 专 。 为 :系统 根 据用 户要 求输 入信 息 ,在控 制策 略 的指导

超精研磨技术

超精研磨技术

PTG研磨等级
DP 100 DP 100
DP 50 DP 50 DP 50 DP 20 DP 20 DP 20
DP 14 DP 14
研磨液
为达到最佳细磨和/或研磨效果,应采用专门配方的经过 普通水或去离子水稀释的研磨液。
研磨液浓 度影响材料去除率和表面洛氏硬度,需要增加 其它过程控制方法。
研磨液
研磨液
液流量和循环 为在较大机器上取得最佳效果,买一台离心机,并同时使
用水过滤器。 使用中过滤器和离心机应每天清理。 *购买Omnifilter U25 和RS2过滤器或相当系统。
金刚砂粒粘合程序
PTG公司建议,因为进行水基加工,采用铝盘可获取最佳效果。但是也可
以采用在顶部和侧面全部涂了两遍抗水性环氧树脂的铸铁盘。
研磨液
液流量与循环 对于较小机器,在研磨盘上方装一个流量2-4升/分(尺
寸为3B-8B)的喷咀即可。
对较大机器要采用,流量为6-16升/分(9B,13-20B)的双 喷咀系统。
部件在上机器加工前,要先用研磨液彻底湿润表面。在加工过 程中应保持研磨液复盖全部盘面。
没有足够的研磨液金刚砂粒会过热,甚至达到熔点、成釉状或烧 毁。
金刚砂团粒粘合程序
在底面涂环氧树脂 。 把团粒放准在记号上,并用姆指使劲按。 对较大的盘,使用刮刀或带沟状齿(1mm以下)的抹子在
断面上涂薄层环氧树脂,而后把团粒放在表面上。 仅在15-20分钟内可工作的部位涂上环氧树脂。而后移到
盘的表面喷砂或粗砂纸 打成粗糙表面以准备粘 合。
金刚砂团粒粘合程序
通过底面喷砂以去除团粒底部的釉状物质。注意顶部和底部的差别。
金刚砂团粒粘合程序
对于较大的盘,PTG公司准备送给你一份团粒布置图。我们需要你提 供内、外径和基材尺寸以便在盘上进行设计布置。
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超精密研磨与抛光技术
超精密研磨与抛光技术是超精密加工技术的一种。

超精密加工技术指的是超过或达到本时代精度界限的高精度加工。

超精密加工其实是个相对概念,而且随着工艺技术水平的普遍提高,不同年代有着不同的划分界限,但并严格统一的标准。

从现在机械加工的工艺水平来看,通常把加工误差小于0.01μm、表面粗糙度Ra小于0.025μm的加工称为超精密加工。

超精密加工技术起源于20世纪60年代初期——美国于1962年首先研制成功了超精密加工车床。

这一技术是为了适应现代高科技发展需要而兴起的,它综合运用了新发展的机械研究成果及现代电子、计算机和测量等新技术,是一种现代化的机械加工工艺。

超精密加工拥有广阔的市场需求。

例如,在国防工业中,陀螺仪的加工涉及多项超精密加工技术,因为导弹系统的陀螺仪质量直接影响其命中率——据有关数据,Ikg的陀螺转子,其质量中心偏离其对称轴0.0005μm就会引起100m的射程误差和50m的轨道误差;在信息产业中,计算机上的芯片、磁盘和磁头,录像机的磁鼓、复印机的感光鼓、光盘和激光头,激光打印机的多面体,喷墨打印机的喷墨头等都要靠超精密加工才能达到产品性能要求:在民用产品中,现代小型、超小型的成像设备,如微型摄像机、针孔照相机等同样依赖于超精密加工技术。

我们所说的超精密加工技术,除了超精密研磨和抛光技术外,还包括超精密磨削、超微细加工、光整加工和精整加工等。

这几种超精密加工方法能加工岀普通精密加工所无法达到的尺寸精度、形状精度及表面粗糙度。

但是,超精密切削、超精密磨削等的实现在很大程度上依赖于加工设备、加工工具,同时还受加工原理及环境因素的影响和限制,所以,现在如果想从这些方面提高加工精度,那是十分困难的。

而超精密研磨和抛光技术由于具有独特加工原理,可以实现纳米级甚至原子级的加工,已成为超精密加工技术中的一个重要部分。

所以,超精密研磨与抛光技术如今备受关注。

研磨、抛光是历史最悠久的传统工艺。

古代石器、玉器及古铜镜等就是通过研磨、抛光制造出来的。

自古至今,研磨抛光一直是精密的加工手段,但很多年来其发展是很缓慢的。

直到上世纪五十年代,飞速发展的电子工业才为古老的研磨抛光技术带来新的曙光。

超精密研磨和抛光技术,一般特指选用粒径只有几纳米的研磨微粉作为研磨磨料,将其注入研具,用以去除微量的工件材料,以达到一定的几何精度(一般误差在0.1μm以下)及表面粗糙度(一般Ra≤0.01μm)的方法。

其技术目标主要有两类,一是为追求降低表面粗糙度或提高尺寸精度为目标,二是为实现功能材料元件的功能为目标,要求解决与高精度相匹配的表面粗糙度和极小的变质层问题。

另外,对于单晶材料的加工,同时还要求平面度、厚度和晶相的定向精度等。

对于电子材料的加工,除了要求高形状精度外,还必须达到物理或结晶学的无损伤理想镜面。

随着科学技术的发展,光学、机械、电子等学科交叉的各种系统被制造出来,为保证系统中关键元件的高质量和高性能,人们对加工精度的要求也越来越高。

运用超精密研磨和抛光技术不仅可以获得电子、光学、计算机元件的高性能,制造出大规模集成电路的硅片、水晶振子基片等晶体基片,满足特殊材料极小的表面粗糙度、极高的平面度和超平滑的表面的要求,还可达到材料两端面严格平行、表面无变质层等高性能,并且最终达到纳米级或更高的加工精度和无损伤的表面加工质量。

正是由于其独特的长处,众多材料的最终加工均采用超精密平面研磨抛光技术。

超精密平面研磨和抛光技术发展到现在,关于研磨方式,研磨原理,以及研磨设备等的研究,已经有重大突破,现在加工精度已经可以达到亚纳米级甚至纳米级精度,并且针对不同材料不同要求已经开发了很多创新的研磨和抛光方法以及设备工具。

但是,不能把超精密研磨和抛光技术看成是一种孤立的加工方法和单纯的工艺问题,在现代化加工中,应该从工程整体的角度来把握问题。

要实现超精密平面研磨和抛光,不仅需要超精密的设备和工具,超稳定的环境条件,还需要有经验的工人和熟练的加工技术,只有将各个领域的技术成就集结起来,才有可能实现我们预期的要求。

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