(完整版)超精密切削加工分析
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超精密切削加工
姓名：南宫幽夏 学号：*********
机械工程学院
江苏科技大学
目录
1
超精密切削简介
2
超精密切削刀具
3 超精密切削机床
4
误差补偿技术
5
精密测量技术
1.1 超精密切削加工简介
1.2 超精密切削加工发展的三个阶段
20世纪50年代至80 年代为技术开创期； 20世纪50年代末，出于航天、国防等尖端技术发展的需要，
激光全息光栅尺
2020/8/21
激光扫描千分尺
2020/8/21
视像测量系统
4.1 误差补偿介绍
误差补偿：在机械加工中出现的误差采用修正、抵消、均化、 “钝化”等措施使误差减小。 侠义的角度：误差补偿是对一尺寸、形状、位置差值的补足。
2020/8/21
4.2 误差补偿的类型
实时与非实时误差补偿：加工过程中，实时进行误差检测， 并紧接着进行误差补偿，不仅可以补偿系统误差，且可以补 偿随机误差；非实时误差补偿只能补偿系统误差。
20世纪80年代至90年代为民间工业应用初期； 20世纪80年代，美国政府推动数家民间公司如Moore Special
Tool和Pneumo Precision公司开始超精密加工设备的商品化，而 日本数家公司也陆续推出产品，但这些设备开始面向一般民间 工业光学组件。20世纪80年代末，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尺寸超精密加工。美国LLDL国家实验室研 制出的大型光学金刚石车床LODTM成为超精密加工史上的经典 之作。
2020/8/21
4.3 误差补偿的过程
反复检测出现的误差并分析，找出规律，找出影响误差的主 要因素，确定误差项目；
进行误差信号的处理，去除干扰信号，分离不需要的误差信 号，找出工件加工误差与在补偿点的补偿量之间的关系，建 立相应的数学模型；
选择或设计合适的误差补偿控制系统和执行机构，以便在补 偿点实现补偿运动；
目录
1
超精密切削简介
2
超精密切削刀具
3 超精密切削机床
4
误差补偿技术
5
精密测量技术
2.1 超精密切削加工刀具
2020/8/21
2.2 超精密切削加工对刀具的要求
极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量； 刃口能磨得极其锋利，刃口半径值极小，能实现超薄切削厚
度； 刀刃无缺陷，切削时刃形将复制在被加工表面上，从而得到
软件与硬件误差补偿：通过计算机对所建立的数学模型进行 运算后，发出运动指令，由数控随动系统完成误差补偿动作。 软件与硬件补偿的区分是看补偿信息是由软件还是硬件产生。
2020/8/21
单项与综合误差补偿：综合误差补偿是同时补偿几项误差， 比单项误差补偿要复杂，但效率高、效果好。
单维语多维误差补偿：多维误差补偿是在多坐标上进行误差 补偿，难度和工作量都比较大，是近几年来发展起来的误差 补偿技术。
验证误差补偿的效果，进行必要的调试，保证达到预期要求。
2020/8/21
4.4 误差补偿的组成
误差信号的检测； 误差信号的处理； 误差信号的建模； 补偿控制； 补偿执行机构。
2020/8/21
目录
1
超精密切削简介
2Fra Baidu bibliotek
超精密切削刀具
3 超精密切削机床
4
误差补偿技术
5
精密测量技术
5.1 精密测量的支撑环境
20世纪90年代至今为民间工业应用成熟期； 从1990年起，由于汽车、能源、医疗器材、信息、光电和通
信等产业的蓬勃发展，超精密加工的需求急剧增加，在工业界 的应用包括非球面光学镜片、超精密模具、磁盘驱动器磁头、 半导体晶片切割等。在这一时期，超精密加工设备的相关技术 如控制器、激光干涉仪等也逐渐成熟，许多公司纷纷推出量产 型设备。
2020/8/21
美国LLNL实验室研制的LODTM车床
2020/8/21
2020/8/21
非球面复合加工系统
2020/8/21
2020/8/21
2020/8/21
3.2 国内超精密切削加工机床
2020/8/21
目录
1
超精密切削简介
2
超精密切削刀具
3 超精密切削机床
4
误差补偿技术
5
精密测量技术
空气环境——洁净度、气流速度、压力、有害气体等； 热环境——温度、湿度、表面热辐射等； 振动环境——频率、加速度、位移、微振动等； 声环境——噪声、频率、声压等； 光环境——照度、眩光、色彩等； 静电环境——微电量、电磁波、放射线等。
2020/8/21
5.2 精密测量的仪器
千分表
2020/8/21
超光滑的镜面； 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。
2020/8/21
目录
1
超精密切削简介
2
超精密切削刀具
3 超精密切削机床
4
误差补偿技术
5
精密测量技术
3.1 国外超精密切削加工机床
2020/8/21
2020/8/21
美国率先发展了超精密加工技术，开发了金刚石刀具超精密切 削——单点金刚石切削技术（SPDT），用于加工激光核聚变反 射镜、战术导弹及载人飞船用球面、非球面大型零件等。从 1966年起，美国Union Carbide公司、荷兰Philips公司和美国 Lawrence Livermore Laboratories陆续推出各自的超精密金刚石 车床，但其应用限于少数大公司与研究单位的试验研究，并以 国防用途或科学研究用途的产品加工为主。
姓名：南宫幽夏 学号：*********
机械工程学院
江苏科技大学
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1
超精密切削简介
2
超精密切削刀具
3 超精密切削机床
4
误差补偿技术
5
精密测量技术
1.1 超精密切削加工简介
1.2 超精密切削加工发展的三个阶段
20世纪50年代至80 年代为技术开创期； 20世纪50年代末，出于航天、国防等尖端技术发展的需要，
激光全息光栅尺
2020/8/21
激光扫描千分尺
2020/8/21
视像测量系统
4.1 误差补偿介绍
误差补偿：在机械加工中出现的误差采用修正、抵消、均化、 “钝化”等措施使误差减小。 侠义的角度：误差补偿是对一尺寸、形状、位置差值的补足。
2020/8/21
4.2 误差补偿的类型
实时与非实时误差补偿：加工过程中，实时进行误差检测， 并紧接着进行误差补偿，不仅可以补偿系统误差，且可以补 偿随机误差；非实时误差补偿只能补偿系统误差。
20世纪80年代至90年代为民间工业应用初期； 20世纪80年代，美国政府推动数家民间公司如Moore Special
Tool和Pneumo Precision公司开始超精密加工设备的商品化，而 日本数家公司也陆续推出产品，但这些设备开始面向一般民间 工业光学组件。20世纪80年代末，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尺寸超精密加工。美国LLDL国家实验室研 制出的大型光学金刚石车床LODTM成为超精密加工史上的经典 之作。
2020/8/21
4.3 误差补偿的过程
反复检测出现的误差并分析，找出规律，找出影响误差的主 要因素，确定误差项目；
进行误差信号的处理，去除干扰信号，分离不需要的误差信 号，找出工件加工误差与在补偿点的补偿量之间的关系，建 立相应的数学模型；
选择或设计合适的误差补偿控制系统和执行机构，以便在补 偿点实现补偿运动；
目录
1
超精密切削简介
2
超精密切削刀具
3 超精密切削机床
4
误差补偿技术
5
精密测量技术
2.1 超精密切削加工刀具
2020/8/21
2.2 超精密切削加工对刀具的要求
极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量； 刃口能磨得极其锋利，刃口半径值极小，能实现超薄切削厚
度； 刀刃无缺陷，切削时刃形将复制在被加工表面上，从而得到
软件与硬件误差补偿：通过计算机对所建立的数学模型进行 运算后，发出运动指令，由数控随动系统完成误差补偿动作。 软件与硬件补偿的区分是看补偿信息是由软件还是硬件产生。
2020/8/21
单项与综合误差补偿：综合误差补偿是同时补偿几项误差， 比单项误差补偿要复杂，但效率高、效果好。
单维语多维误差补偿：多维误差补偿是在多坐标上进行误差 补偿，难度和工作量都比较大，是近几年来发展起来的误差 补偿技术。
验证误差补偿的效果，进行必要的调试，保证达到预期要求。
2020/8/21
4.4 误差补偿的组成
误差信号的检测； 误差信号的处理； 误差信号的建模； 补偿控制； 补偿执行机构。
2020/8/21
目录
1
超精密切削简介
2Fra Baidu bibliotek
超精密切削刀具
3 超精密切削机床
4
误差补偿技术
5
精密测量技术
5.1 精密测量的支撑环境
20世纪90年代至今为民间工业应用成熟期； 从1990年起，由于汽车、能源、医疗器材、信息、光电和通
信等产业的蓬勃发展，超精密加工的需求急剧增加，在工业界 的应用包括非球面光学镜片、超精密模具、磁盘驱动器磁头、 半导体晶片切割等。在这一时期，超精密加工设备的相关技术 如控制器、激光干涉仪等也逐渐成熟，许多公司纷纷推出量产 型设备。
2020/8/21
美国LLNL实验室研制的LODTM车床
2020/8/21
2020/8/21
非球面复合加工系统
2020/8/21
2020/8/21
2020/8/21
3.2 国内超精密切削加工机床
2020/8/21
目录
1
超精密切削简介
2
超精密切削刀具
3 超精密切削机床
4
误差补偿技术
5
精密测量技术
空气环境——洁净度、气流速度、压力、有害气体等； 热环境——温度、湿度、表面热辐射等； 振动环境——频率、加速度、位移、微振动等； 声环境——噪声、频率、声压等； 光环境——照度、眩光、色彩等； 静电环境——微电量、电磁波、放射线等。
2020/8/21
5.2 精密测量的仪器
千分表
2020/8/21
超光滑的镜面； 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。
2020/8/21
目录
1
超精密切削简介
2
超精密切削刀具
3 超精密切削机床
4
误差补偿技术
5
精密测量技术
3.1 国外超精密切削加工机床
2020/8/21
2020/8/21
美国率先发展了超精密加工技术，开发了金刚石刀具超精密切 削——单点金刚石切削技术（SPDT），用于加工激光核聚变反 射镜、战术导弹及载人飞船用球面、非球面大型零件等。从 1966年起，美国Union Carbide公司、荷兰Philips公司和美国 Lawrence Livermore Laboratories陆续推出各自的超精密金刚石 车床，但其应用限于少数大公司与研究单位的试验研究，并以 国防用途或科学研究用途的产品加工为主。