精密和超精密加工技术王.doc

精密加工和超精密加工技术综述 机电二班 王丽丹 20110713314 摘要：论述了精密加工和超精密加工技术的范畴、加工方法、系统结构及其在先进制造技术中的作用和地位；分析了21世纪初期对它的需求和技术发展趋势，并提出了相应的技术发展前沿，归总了技术发展特点。 关键字：精密加工　超精密加工　先进制造技术　机械制造 1 精密加工和超精密加工技术的概念与范畴 精密和超精密加工技术的发展，直接影响到一个国家尖端技术和国防工业的发展，因此世界各国对此都极为重视，投入很大力量进行研究开发，同时实行技术保密，控制关键加工技术及设备出口。1.1精密加工和超精密加工技术的概念 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。当前，精密加工是指加工精度为1 μm～0.1 μm、表面粗糙度为0.1 μm～0.025 μm的加工技术；超精密加工是指加工精度高于0.1 μm、表面粗糙度小于0.025 μm的加工技术。因此，超精密加工又称之为亚微米级加工。超精密加工已进入纳米级精度阶段，故出现了纳米加工及其相应的纳米技术。 2.2精密加工和超精密加工技术的范畴　　从精密加工和超精密加工的范畴来看，它应该包括微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等加工技术。　　微细加工技术是指制造微小尺寸零件的加工技术，超微细加工技术是指制造超微小尺寸零件的加工技术，它们是针对集成电路的制造要求提出的，由于尺寸微小，其精度是用尺寸额绝对值来表示，而不是像一般尺寸那样，用所加工尺寸与尺寸误差的比值来表示。 2 精密加工和超精密加工的主要方法 2.1精密加工的主要方法 传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a.砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b.精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 c.珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1μm，最好可到Ra0.025μm，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d.精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025μm加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。 e.抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工，主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。 2.2超精密加工的主要方法 超精密加工就是在超精密机床设备上，利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的相对运动，对材料进行微量切削，以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程。当前的超精密加工是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。 超精密加工包括微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等加工技术。 a微细加工技术是指制造微小尺寸零件的加工技术； b超微细加工技术是指制造超微小尺寸零件的加工技术，它们是针对集成电路的制造要求而提出的，由于尺寸微小，其精度是用切除尺寸的绝对值来表示，而不是用所加工尺寸与尺寸误差的比值来表示。 c光整加工一般是指降低表面粗糙度和提高表面层力学机械性质的加工方法，不着重于提高加工精度，其典型加工方法有珩磨、研磨、超精加工及无屑加工等。实际上，这些加工方法不仅能提高表面质量，而且可以提高加工精度。 d精整加工是近年来提出的一个新的名词术语，它与光整加工是对应的，是指既要降低表面粗糙度和提高表面层力学机械性质，又要提高加工精度(包括尺寸、形状、位置精度)的加工方法。 3超精密加工技术的工作原理和特点 3.1超精密加工技术的工作原理 对超精密加工原理的研究近年来有了不少进展。例如，超精密切削脆性材料时，加工表面可以不产生脆性破裂痕迹而获得镜面，这涉及到极薄切削时脆性材料塑性切除的脆塑转换问题，最近对此提出了不少新见解。由超精密切削玻璃的实验结果可见，开始时切