精密和超精密加工技术及其发展展望(精密加工).pptxVIP

第1章 精密和超精密加工技术及其发展展望1.1 发展精密和超精密加工技术的重要性1.2 超精密加工技术的现状1.3 超精密加工技术发展展望1.1 发展精密和超精密加工技术的重要性一 精密和超精密加工精密和超精密加工代表了加工精度发展的不同阶段，通常，按加工精度划分，可将机械加工分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。 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 )1.1 发展精密和超精密加工技术的重要性二 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，提高产品稳定性和可靠性；促进产品小型化；增强零件的互换性，提高装配生产率，并促进自动化装配。 1.1 发展精密和超精密加工技术的重要性三 发展超精密加工的重要性1 超精密加工是国家制造工业水平的重要标志之一 超精密加工所能达到的精度、表面粗糙度、加工尺寸范围和几何形状是一个国家制造技术水平的重要标志之一。金刚石刀具切削刃钝圆半径的大小是金刚石刀具超精密切削的一个关键技术参数，日本声称已达到2nm，而我国尚处于亚微米水平，相差一个数量级(国际上公认0.1nm~100nm为纳米尺度空间，100nm~1000nm为亚微米体系，小于1个纳米为原子团簇 )；金刚石微粉砂轮超精密磨削在日本已用于生产，使制造水平有了大幅度提高，突出地解决了超精密磨削磨料加工效率低的问题。1.1 发展精密和超精密加工技术的重要性2 精密和超精密加工是先进制造技术的基础和关键 计算机工业的发展不仅要在软件上，还要在硬件上，即在集成电路芯片上有很强的能力，我国集成电路的制造水平约束了计算机工业的发展。美国制造工程研究者提出的汽车制造业的“两毫米工程”（车身尺寸变动量控制在２ｍｍ以内 ）使汽车质量赶上欧、日水平，其中的举措都是实实在在的制造技术。 1.1 发展精密和超精密加工技术的重要性3 国防工业上的需求陀螺仪的加工涉及多项超精密加工，导弹系统的陀螺仪质量直接影响其命中率，1kg的陀螺转子，其质量中心偏离其对称轴0.0005μm，则会引起100m的射程误差和50m的轨道误差。大型天体望远镜的透镜、直径达2.4m，形状精度为0.01μm，如著名的哈勃太空望远镜，能观察140亿光年的天体（六轴CNC研磨抛光机 ）（图）。红外线探测器反射镜，其抛物面反射镜形状精度为1μm，表面粗糙度为Ra0.01μm，其加工精度直接影响导弹的引爆距离和命中率。激光核聚变用的曲面镜，其形状精度小于1μm，表面粗糙度小于Ra0.01μm，其质量直接影响激光的光源性能。服役的哈勃望远镜狮子座螺旋星系宇宙深处的星体银河系环形星群1.1 发展精密和超精密加工技术的重要性4 信息产品中的需求 计算机上的芯片、磁板基片、光盘基片等都需要超精密加工技术来制造。录像机的磁鼓、复印机的感光鼓、各种磁头、激光打印机的多面体、喷墨打印机的喷墨头等都必须进行超精密加工，才能达到质量要求。5 民用产品中的需求 现代小型、超小型的成像设备，如摄相机、照相机等上的各种透镜，特别是光学曲面透镜，激光打印机、激光打标机等上的各种反射镜都要靠超精密加工技术来完成。至于超精密加工机床、设备和装置当然更需要超精密加工技术才能制造。1.1 发展精密和超精密加工技术的重要性四 精密和超精密加工目前包含三个领域超精密切削精密金刚石刀具切削精密和超精密磨削研磨解决大规模集成电路基片的加工和高精度硬磁盘等加工精密特种加工电子束、离子束加工，使美国超大规模集成电路线宽达到0.1μm1.2 超精密加工技术的现状美国是开展研究最早的国家(单件大型零件加工)。日本是当今世界上超精密加工技术发展最快的国家（中小零件加工） 。我国的超精密加工技术在70年代末期有了长足进步，80年代中期出现了具有世界水平的超精密机床和部件。1.2 超精密加工技术的现状影响精密和超精密加工的因素1 加工机理近年来，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、刻蚀、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。 1.2 超精密加工技术的现状2 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