精密与特种加工技术.

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1.2 精密与特种加工的特点及影响
➢ 加工工具：
加工工具主要是指刀具、磨具及刃磨技术。用金刚石 刀具超精密切削，值得研究的问题有：金刚石刀具的超精 密刃磨，其刃口钝圆半径应达到2～4nm，同时应解决其 检测方法，刃口钝圆半径与切削厚度关系密切，若切削的 厚度欲达到10nm，则刃口钝圆半径应为2nm
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1.2 精密与特种加工的特点及影响
精密与特种加工是一门多学科的综合高级技术，要 获得高精度和高质量的加工表面，不仅要考虑加 工方法本身，而且涉及被加工的工件材料、加工 设备及工艺装备、检测方法、工作环境、人的技 艺水平等等。
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1.2 精密与特种加工的特点及影响
➢ 加工机理上：
近年来，在传统加工方法中，金刚石刀具超精密切削、 金刚石微粉砂轮超精密磨削、精密高速切削、精密砂带磨 削等已占有重要地位；在非传统加工中，出现了电子束、 离子束、激光束等高能加工、微波加工、超声加工、蚀刻、 电火花和电化学加工等多种方法，特别是复合加工，如磁 性研磨、磁流体抛光、电解研磨、超声珩磨等，在加工机 理上均有所创新。
误差预防通过提高机床制造精度、保证加工环境条件 等来减少误差源及其影响；误差补偿是在误差分离的基础 上，利用误差补偿装置对误差值进行静态和动态补偿，以 消除误差本身的影响。静态误差补偿是根据事先测出的误 差值，在加工时通过硬件或软件进行补偿；动态误差补偿 是在在线检测基础上，在加工时进行实时补偿。
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1.2 精密与特种加工的特点及影响
➢ 加工设备及其基础元部件 ：
(1)高精度。 (2)高刚度。 (3)高稳定性。 (4)高自动化。
加工设备的质量与基础元部件，如主轴系统、导轨、 直线运动单元和分度转台等密切相关，应注意这些元部件 质量。此外，夹具、辅具等也要求有相应的高精度、高刚 度和高稳定性。
Precision and ultraprecision machining
精密与特种加工技术
黑龙江大学
机电工程学院
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第1章 概 论
黑龙江大学
机电工程学院
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1.1 精密与特种加工技术的产生及发展
制造技术的发展：
石器时代=>青铜器时代=>铁器时代=>高分子材料时代；
手工制作=>机器制作=>智能控制自动化制作；
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1.2 精密与特种加工的特点及影响
➢ 工作环境：
环境温度可根据加工要求控制在±1℃～ ±0.02℃，甚至达到±0.0005℃。
在恒温室内，一般湿度应保持在55%～60%， 防止机器的锈蚀、石材膨胀，以及一些仪器，如 激光干涉仪的零点漂移等。
洁净度要求1000～100级，100级是指每立 方英尺空气中所含大于0.5μm的尘埃不超过100 个，依此类推。
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1.3 精密与特种加工的方法与分类
分类
加工机理
加工方法
去除加工
化学分解（气体、液体、固体） 电解（液体） 蒸发（真空、气体） 扩散（固体） 熔化（液体） 溅射（真空）
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1.2 精密与特种加工的特点及影响
➢ 被加工材料 ：
用精密和超精密加工的零件，其材料的化学成分、物 理力学性能、加工工艺性能均有严格要求。例如，要求被 加工材料质地均匀，性能稳定，无外部及内部微观缺陷； 其化学成分的误差应在10-2～10-3 数量级，不能含有杂 质；其物理力学性能，如拉伸强度、硬度、延伸率、弹性 模量、热导率和膨胀系数等应达到10-5～10-6数量级；材 料在冶炼、铸造、辗轧、热处理等工艺过程中，应严格控 制熔渣过滤、辗轧方向、温度等，使材质纯净、晶粒大小 匀称、无方向性，能满足物理、化学、力学等性能要求。
一般精度加工=>精密加工=>超精密加工及纳米加工。
现代科学技术的迅猛发展使机械制造业面临的严峻任务：
难切削材料的加工； 钛合金、硬质合金、淬火钢
特殊复杂性面的加工； 叶片、发动机机匣、小孔、窄缝
超精密、光整零件的加工； 陀螺仪、光学透镜、曲面镜
特殊零件的加工。
光盘基片、微型零件、细长轴
精密加工和特种加工是新世纪知识经济时代先进制造工艺技术的 重要组成部分，代表了当前先进制造技术发展的重要方向，在 制造业乃至社会发展进程中起到非常重要的作用。目前精密与 特种加工技术已成为零件制造的重要工艺技术手段，成为世界 制造技术领域的制高点，是现代制造技术的前沿。
1.2 精密与特种加工的特点及影响
➢ 工作环境：
环境温度可ຫໍສະໝຸດ Baidu据加工要求控制在±1℃～ ±0.02℃，甚至达到±0.0005℃。
在恒温室内，一般湿度应保持在55%～60%， 防止机器的锈蚀、石材膨胀，以及一些仪器，如 激光干涉仪的零点漂移等。
洁净度要求1000～100级，100级是指每立 方英尺空气中所含大于0.5μm的尘埃不超过100 个，依此类推。
特种加工是将电能、热能、光能、声能和磁能等物理能量 及化学能量或其组合乃至与机械能组合直接施加到被加工 的部位上，从而实现材料去除的加工方法，也称为非传统 加工技术。
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1.2 精密与特种加工的特点及影响
精密与特种加工技术的广泛应用对制造业的影响： 提高材料的可加工性； 改变了零件的典型工艺路线； 大大缩短了新产品的试制周期； 影响产品零件的结构设计； 影响传统的结构工艺型好与坏的衡量标准。
磨具当前主要采用金刚石微粉砂轮超精密磨削，这种 砂轮有磨料粒度、粘接剂、修整等问题，通常，采用粒度 为W20～W0.5的微粉金刚石，粘接剂采用树脂、铜、纤 维铸铁等。
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1.2 精密与特种加工的特点及影响
➢ 检测与误差补偿：
尺寸和形位精度可用电子测微仪、电感测微仪、电 容测微仪、自准直仪和激光干涉仪来测量。表面粗糙度可 用电感式、压电晶体式表面形貌仪等进行接触测量，或用 光纤法、电容法、超声微波法和隧道显微镜法进行非接触 测量；表面应力、表面变质层深度、表面微裂纹等缺陷， 可用X光衍射法、激光干涉法等来测量。检测可采取离线 的、在位的和在线的三种方式。
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1.2 精密与特种加工的特点及影响
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 ）。