标准论文范例(精密加工)(曲线柔性单元的新型大变形柔性铰链)

精密和超精密加工的应用和发展趋势

精密和超精密加工的应用和发展趋势 [摘要]本文以精密和超精密加工为研究对象，对世界上精密和超精密加工的应用和发展趋，势进行了分析和阐释，结合我国目前发展状况，提出今后努力方向和发展目标。 【关键词】精密和超精密加工；精度；发展趋势 精密和超精密制造技术是当前各个工业国家发展的核心技术之一，各技术先进国家在高技术领域(如国防工业、集成电路、信息技术产业等)之所以一直领先，与这些国家高度重视和发展精密、超精密制造技术有极其重要的关系。超精密加工当前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。超精密加工技术在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本。这些国家的超精密加工技术不仅总体成套水平高，而且商品化的程度也非常高。 美国是开展超精密加工技术研究最早的国家，也是迄今处于世界领先地位的国家。早在20世纪50年代末，由于航天等尖端技术发展的需要，美国首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术，称为“SPDT技术”（Single Point Diamond Turning）或“微英寸技术”（1微英寸＝0.025μm），并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床。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等。如美国LLL实验室和Y－12工厂在美国能源部支持下，于1983年7月研制成功大型超精密金刚石车床DTM－3型，该机床可加工最大零件￠2100mm、重量4500kg的激光核聚变用的各种金属反射镜、红外装置用零件、大型天体望远镜（包括X光天体望远镜）等。该机床的加工精度可达到形状误差为28nm（半径），圆度和平面度为12.5nm，加工表面粗糙度为Ra4.2nm。 在超精密加工技术领域，英国克兰菲尔德技术学院所属的克兰菲尔德精密工程研究所（简称CUPE）享有较高声誉，它是当今世界上精密工程的研究中心之一，是英国超精密加工技术水平的独特代表。如CUPE生产的Nanocentre（纳米加工中心）既可进行超精密车削，又带有磨头，也可进行超精密磨削，加工工件的形状精度可达0.1μm，表面粗糙度Ra<10nm。 日本对超精密加工技术的研究相对于美、英来说起步较晚，但是当今世界上超精密加工技术发展最快的国家。日本的研究重点不同于美国，是以民品应用为主要对象。所以日本在用于声、光、图象、办公设备中的小型、超小型电子和光学零件的超精密加工技术方面，是更加先进和具有优势的，甚至超过了美国。 我国的精密、超精密加工技术在20世纪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。北京机床研究所是国内进行超

柔性铰链位移放大机构设计

柔性铰链位移放大机构 1 机构简介 柔性机构是一类利用材料的弹性变形传递或转换运动、力或能量的新型机构实施运动时如果通过某种特殊的柔性单元——柔性铰链来实现，则通常称为柔性铰链机构，这类机构通常应用在精密工程场合，因此又称为柔性精微机构。在仿生机械及机器人等领域，柔性机构也发挥着越来越重要的作用，该类机构通常又被称为柔性仿生机构,下文都简称为柔性机构。 较之于传统的刚性机构，柔性机构具有许多优点： ⑴整体化设计和加工，可简化结构、减小体积和质量、免于装配； ⑵无间隙和摩擦，可实现高精度运动； ⑶免于磨损，提高寿命； ⑷免于润滑，避免污染； ⑸增大结构刚度。 柔性铰链是近年来发展起来的一种新型机械传动和支撑机构,利用其结构薄弱部分的弹性变形实现类似普通铰链的运动传递,具有无摩擦、无间隙、运动灵敏度高的特点，在微型机械中,柔性铰链常作为位移放大器,可将位移放大到数百微米,极大地拓展了微位移驱动器的应用范围和应用领域。 伴随着微纳米技术所引发的制造、信息、材料生物和医疗等众多领域的革命性变化，使得柔性机构在微电子、光电子的微制造和微操作、微机电系统和生物医学工程等纳米定位中得到了广泛的应用。在精微领域，柔性机构可以设计作为传动装置执行器和传感器等，不过，距离实际应用还面临若干理论与技术层面上的挑战，相对刚性机构而言，柔性机构的系统研究不过才刚刚走完20年的历程，很多理论及方法还不完善。 2 机构的结构特征 本次设计超磁致伸缩致动器中采用的最大设计输出位移为45μm,最小输出

力为500N;柔性铰链放大机构的设计输出负载大于80 N,输出位移大于300μm。因此放大机构放大倍数必须大于6.67，所以选用的是一种两级对称式柔性铰链位移放大机构，图1为该放大机构,各铰链节点为单轴圆弧型结构,依靠节点微转动变形实现运动的传递或位移的放大。整个机构为对称式结构,有较高的整体刚性,输入位移可通过左右两条运放链向输出点进行传递,理论上可完全消除机构的侧向附加位移,有效地减小了自身的纵向耦合位移误差。 图4-1 两级对称式位移放大机构 图4-2 位移放大机构原理图

精密和超精密加工技术复习思考题答案

精密和超精密加工技术复习思考题答案 第一章 1.试述精密和超精密加工技术对发展国防和尖端技术的重要意义。 答：超精密加工技术在尖端产品和现代化武器的制造中占有非常重要的地位。国防方面，例如：对于导弹来说，具有决定意义的是导弹的命中精度，而命中精度是由惯性仪表的精度所决定的。制造惯性仪表，需要有超精密加工技术和相应的设备。 尖端技术方面，大规模集成电路的发展，促进了微细工程的发展，并且密切依赖于微细工程的发展。因为集成电路的发展要求电路中各种元件微型化，使有限的微小面积上能容纳更多的电子元件，以形成功能复杂和完备的电路。因此，提高超精密加工水平以减小电路微细图案的最小线条宽度就成了提高集成电路集成度的技术关键。 2.从机械制造技术发展看，过去和现在达到怎样的精度可被称为精密和超精密加工。 答：通常将加工精度在0.1-lμm，加工表面粗糙度在Ra 0.02-0.1μm之间的加工方法称为精密加工。而将加工精度高于0.1μm，加工表面粗糙度小于Ra 0.01μm的加工方法称为超精密加工。 3.精密和超精密加工现在包括哪些领域。 答：精密和超精密加工目前包含三个领域： 1)超精密切削，如超精密金刚石刀具切削，可加工各种镜面。它成功地解决了高精度陀螺仪，激光反射镜和某些大型反射镜的加工。 2)精密和超精密磨削研磨。例如解决了大规模集成电路基片的加工和高精度硬磁盘等的加工。 3)精密特种加工。如电子束，离子束加工。使美国超大规模集成电路线宽达到0.1μm。 4.试展望精密和超精密加工技术的发展。 答：精密和超精密加工的发展分为两大方面：一是高密度高能量的粒子束加工的研究和开发；另一方面是以三维曲面加工为主的高性能的超精密机械加工技术以及作为配套的三维超精密检测技术和加工环境的控制技术。 5.我国的精密和超精密加工技术和发达国家相比情况如何。 答：我国当前某些精密产品尚靠进口，有些精密产品靠老工人于艺，因而废品率极高，例如现在生产的某种高精度惯性仪表，从十几台甚至几十台中才能挑选出一台合格品。磁盘生产质量尚未完全过关，激光打印机的多面棱镜尚不能生产。1996年我国进口精密机床价值达32亿多美元(主要是精密机床和数控机床)。相当于同年我国机床的总产值，某些大型精密机械和仪器国外还对我们禁运。这些都说明我国必须大力发展精密和高精密加工技术。 6.我目要发展精密和超精密加工技术，应重点发展哪些方面的内容。

精密和超精密加工论文

精密和超精密加工论文 一、精密和超精密加工的概念与范畴 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。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1?;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01?;m的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。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Ra0.4~0.1?;m，最好可到Ra0.025?;m，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≤0.025?;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，

一种正交型压电位移放大机构的研究_徐志科

收稿日期:2007-10-10 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50277006) 作者简介:徐志科(1978-),男,江苏常州人,讲师,博士,主要从事超声波电机、压电致动器的研究。 文章编号:1004 -2474(2009)02-0207-03一种正交型压电位移放大机构的研究 徐志科,鄢 珂,金 龙 (东南大学电气工程学院,江苏南京210096) 摘 要:叠层型压电陶瓷利用逆压电效应可得到精确的微位移量,用作执行器。基于正交三角放大原理设计 了一种微位移放大机构。通过有限元法分析设计放大机构,使其将叠层型压电微位移器的位移量放大。研制了样机,并对其进行静、动态性能实验。实验结果表明,该机构各项指标均达到设计要求,证明了设计理论的正确性。 关键词:放大机构;压电叠层;正交放大中图分类号:T P212 文献标识码:A Research of O rthoconal Micro -displacement Amplifier with Piezoelectic Actuator XU Zh-i ke,YAN Ke,JIN Long (Dept.of Electrical Engineering,South east U nivers ity,Nanjin g 210096,China) Abstract:U sing conv er se piezoelect ric effect ,piezo electric stack w as used as an act uato r to g et the precision m-i cr o displacement,A micro -displacement amplifying mechanism w as pr esented,which w as based on the principles o f ort ho go nal triang le amplificat ion.T he amplif ier was driv en by piezo electric stack actuator s.T he displacement o f pie -zoelectr ic actuators was amplified by the amplify ing mechanism,which w ere analy zed thro ug h the f inite element met ho d.T he pro toty pe w as fabricated by machining ,and then the ex per iment and analysis of the dy nam ics and st at ic char acter istics for the pr oto type wer e car ried out.A ll design pa rameters achieved and the design theor y also pr oved its cor rectness in the ex periment. Key words:am plify ing mechanism;piezoelect ric stack;o rthog onal amplificatio n 压电微位移器以其体积小,线形度好,输出力大,分辨率高和易控制等优点,成为微机电领域新的热点。尤其是叠层型压电微位移器,作为驱动元件在精密机械电子领域得到了广泛应用[1-3] 。但因其驱动位移较小,如长为45mm 的压电叠层型微位移器在100V 的电压激励下,位移输出量仅20几微米,使其应用范围受到了限制。 近年来,国内外学者提出了杠杆放大、三角放大、压曲放大、柔性铰链等多种压电位移放大机构的设计,国内以柔性铰链型放大机构为主[4-8]。但柔性铰链结构输出力较小,线性度不好,设计复杂,响应特性不佳,柔性部件变形引起的运动也受变形部分强度所限[9] 。K.U chino 等提出的Mo onies 、Cy m -bals 等位移放大方案,采用的是对称结构,压电叠层的位移形变方向与输出形变方向垂直正交,在位移放大的同时,能得到很大的输出力[10-12]。法国学者也有类似的研究[13]。 基于正交三角放大原理研究了一种压电微位移放大机构,并采用有限元法进行优化分析设计。研制出样机,并通过静、动态分析实验对理论分析结果进行了验证。 1 叠层型压电陶瓷及其特性 压电陶瓷利用逆压电效应,将电能直接转化成机械能。这种机电耦合关系可用压电方程表述 为[14 -15] {S}=[s]E {T }+[d]t {E}{D}=[d]{T }+[E ]T {E} (1) 式中 {T}、{S}分别为压电弹性体的应力、应变向量;{D}、{E}分别为压电体的电位移和电场强度向量;[d]为压电应变常数矩阵;[E ] T 为零应力(或常 应力)状态下的介电常数矩阵;[s]E 为无外电场(或恒定电场)状态下的弹性柔顺矩阵;[d]T 为矩阵[d]的转置矩阵。 由于单片压电陶瓷微位移量有限,因此将多片压电陶瓷构成叠层。叠层中的压电陶瓷片采用机械上串联和电学上并联的形式连接,可在较低的驱动电压下得到较大的微位移量。 由n 个几何、物理参数相同的压电片组成的叠层型压电陶瓷,在理想情况和相同电压驱动下,各压电片间不存在能量损耗,其输出位移D i 和相位均相同。因此,叠层型压电陶瓷的总位移输出可认为是 第31卷第2期压 电 与 声 光 Vo l.31No.22009年4月 PI EZO EL ECT ECT RI CS &ACO U ST OO PT ICS Apr.2009

基于柔性铰链的微位移设计

第一章绪论 1.1 柔性铰链简介 1.1.1 柔性铰链定义 柔性铰链作为一种小体积、无机械摩擦、无间隙和运动灵敏度高的传动结构，被广泛应用于各种要求微小线位移或角位移、且高精度定位的场合。开创了工作台进入毫米级的新时代。柔性铰链有成千上万的应用，如：陀螺仪、加速度计、天平、控制导弹的喷嘴、控制器显示仪、记录仪、调整器、放大连杆、计算机、继电器和传动连杆。 60年代前后，由于宇航和航空等技术发展的需要，对实现小范围内偏转的支承，不仅提出了高分辨率的要求，而且对其尺寸和体积提出了微型化的要求。人们在经过对各种类型的弹性支承实验探索后才逐步开发出体积小、无机械摩擦、无间隙的柔性铰链。随后柔性铰链在支撑结构、联接结构、调整机构和测量仪器中的得到广泛应用,并获得了前所未有的高精度和稳定性，并日益成熟。 70年代末，美国国家标准局引入了柔性铰链机构以放大压电驱动器的位移，使其设计的工作台既具有亚纳米级的位移分辨率，又具有相对较大的行程。近年来，柔性铰链以其特殊的性能在精密机械、精密测量、微米技术和纳米技术等领域得到广泛应用没，尤其是柔性铰链与压电致动结合实现超精密位移和定位。 柔性铰链用于绕轴作复杂的有限角位移，它的特点是：无机械摩擦、无间隙、运动灵敏度高。柔性铰链有很多种结构，最普通的形式是绕一个轴弹性弯曲，这种弹性变形是可逆的。 1.1.2 柔性铰链运动的实现方法 柔性铰链是通过弹性形变来实现铰链运动。施加的弹性变形力会导致铰链中心点偏移其几何中心，从而影响柔性铰链的转动精度。 柔性铰链用于绕轴做复杂运动的有限角位移，它有很多种结构，最普通的形式是绕一个轴弹性弯曲，这种弹性变形是可逆的。 1.1.3 柔性铰链类型 柔性铰链可分为单轴柔性铰链和双轴柔性铰链。 单轴柔性铰链的截面形状有圆形与矩形两种，如图1-1所示。 图1—1 单轴柔性铰链 双轴柔性铰链是由两个互成90度的单轴柔性铰链组成的（如图1-2（a）），对于大部分应用，这种设计的缺点是两轴没有交叉，具有交叉的最简单的双轴柔性铰链是把颈部作成圆杆状（如图1-2（b）），这种设计简单且容易加工，但它的截面积比较小，因此纵向强度比图1-2（a）弱得多。需要垂直交叉和沿纵向轴高强度的双轴柔性铰链，可采用图（1-2（c））。

精密和超精密加工现状与发展趋势

精密和超精密加工现状与发展趋势 一、精密和超精密加工的概念与范畴 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。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1μ;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01μ;m的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。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Ra0.4~0.1μ;m，最好可到Ra0.025μ;m，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≤0.025μ;m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。手工或机械抛光加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05μ;m，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。超声波抛光加工精度0.01~0.02μ;m，表面粗糙度Ra0.1μ;m。化学抛光加工的表面粗糙度一般为Ra≤0.2μ;m。电化学抛光可提高到Ra0.1~0.08μm。 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。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而提出的，由于尺寸微小，其精度是用切除尺寸的绝对

超精密加工技术论文

论述精密与超精密加工的工作环境 前言 超精密加工技术综合应用了机械技术发展的新成果及现代电子技术、测量技术和计算机技术等，是尖端技术产品发展中不可缺少的关键环节…。同时，超精密加工技术的发展也促进了机械、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术以及材料科学的发展。从某种意义上说，超精密加工对先进制造技术特别是纳米技术对整个社会生产力水平的提高起到举足轻重的地位，也成为衡量一个国家科技发展的标准之一。 目前超精密加工还没有确切的定义，一般是指达到绝对加工精度为0.1μm或表面粗糙度为Ra 0.0lμm以及达到加工允差和加工尺寸之比为106的加工技术。超精密加工对环境的要求十分严格，纳米加工对环境的要求就更加苛刻。只有对它的支撑环境加以严格控制，才能保证加工精度。加工所需的支撑环境主要包括空气环境、热环境、振动环境、声环境和磁环境等几个方面。本文着重介绍温度环境以及振动环境两个方面的环境因素以及一般的解决措施。 一、温度控制 随着科学技术的飞速发展和国际竞争的加剧，超精密加工技术越来越成为工业化国家长远发展的根本支撑。保证良好的稳定加工条件是实现超精密加工的关键之一。据文献统计，在精密加工、超精密加工中机床热变形引起的加工误差占总误差的40%~70%。超精密加工60mm长的铝合金工件，温度变化1℃将产生1.35μm的误差。若确保0.1μm级加工精度，环境温度变化至少应控制在0.1℃范围内。 国外比较成功的经验是将机床加工部位或其特征部位实现局部恒温化，进行积极的温度控制，例如美国LLNL实验室把超精密机床放置在铝制框架和耐热塑料制成的掩蔽间中,从天棚顶向下吹入流量为20m3/min的恒温空气，采用冷却水-空气热交换方式的温控系统，达到±0.04℃的温控精度。 温度控制主要的2种传热介质是油和空气，油的热容比较高且不可压缩，所以油喷淋温度可以比气喷淋达到更高的控制精度，美国LLNL实验室使用恒温油对放在局部恒温玻璃罩内的一台双轴超精密金刚石车床进行喷射，可以使加工区域内的温度保持在20℃±0.06℃。然而，对于由于气浮运动所具有的低摩擦和高精度的突出特点，很多超精密机床和超精密机构采用了气喷淋的温度控制系统。本文介绍的气喷淋系统在较低的成本下，实现了超精密环境±0.05℃的温度控制精度。 环境规划 我们实现的超精密加工环境见图1。其一般控制区域为一无窗的房间，以避免日光的影响。房内未设置暖气，因为在冬季，暖气会引起很大的局部过热。该房间有一玻璃门与外界隔离。此区域的控制用较大功率的空调实现，其温度控制精度在3℃以内，设定温度比玻璃隔间内低4℃~5℃。操作人员在此区域内活动。 精密控制区域用双层玻璃与一般控制区隔开。使用石英电热管加热，最高功率达3kW。

精密和超精密加工基础试题

《精密超精密加工技术》期末试题 1～6题为必答题（每题10分）。 1.精密和超精密加工的精度范围分别为多少？超精密加工包括哪些领 域？ 答：精密加工的精度范围为1μm~0.1μm、表面粗糙度为0.1μm~0.025μm；超精密加工的精度范围为高于0.1μm、表面粗糙度小于0.025μm。 超精密加工领域包括： （1）超精密切削加工。如采用金刚石刀具进行超精密切削，可进行各种镜面、反射镜、透镜等大型器件的精密加工。它成功地解决了激光核聚变系统和天体望远镜中地大型抛物面加工。 （2）超精密磨削和研磨抛光加工。如高密度硬磁盘地涂覆表面加工和大规模集成电路基片的加工，以及高等级的量块加工等。 （3）精密特种加工。如在大规模集成电路芯片上，采用电子束、离子束的刻蚀方法制造图形，目前可以实现0.1μm线宽。 2.超精密切削对刀具有什么要求？天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、人 造聚晶金刚石和立方氮化硼刀具是否适用于超精密切削？ 答：超精密切削对刀具性能的要求：1）极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量，以保证刀具有很长的寿命和尺寸耐用度。2）切削刃钝圆半径要极小，这样才能实现超薄切削厚度。3）切削刃无缺陷，因为切削时刃形将复印在加工表面上，切削刃无缺陷能得到超光滑的镜面。4）和工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因数低，能得到极好的加工表面完整性。 天然单晶金刚石有着一系列优异的特性，如硬度强度耐磨性极高导热性好，与有色金属摩擦因数低，刀具钝圆半径极小等。虽然价格昂贵，仍被公认为理想不能替代的超精密切削刀具材料。 人造单晶金刚石现在已能工业生产，并已开始用于超精密切削，但它的价格仍很昂贵。 人造聚晶金刚石无法磨出极锋锐的切削刃，钝圆半径很难小于1微米，因此它只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。

超精密加工技术论文

超精密加工技术简介论文 学校：XXXXX 学院：XXXX 班级：XXXXX 专业：XXXXX 姓名：XXXX 学号：XXXX 指导教师：XXX

目录 目录 .......................................................................................................................................... - 2 - 一、概述................................................................................................................... - 1 - 1、超精密加工的内涵...................................................................................... - 1 - 2.、发展超精密加工技术的重要性................................................................. - 1 - 二、超精密加工所涉及的技术范围....................................................................... - 2 - 三、超精密切削加工............................................................................................... - 3 - 1、超精密切削对刀具的要求.......................................................................... - 3 - 2、金刚石刀具的性能特征.............................................................................. - 3 - 3、超精密切削时的最小切削厚度.................................................................. - 3 - 四、超精密磨削加工............................................................................................... - 4 - 1、超精密磨削砂轮.......................................................................................... - 4 - 2、超精密磨削砂轮的修整.............................................................................. - 4 - 3、磨削速度和磨削液...................................................................................... - 5 - 五、超精密加工的设备........................................................................................... - 5 - 六、超精密加工的支撑环境................................................................................... - 6 - 1、净化的空气环境.......................................................................................... - 6 - 2、恒定的温度环境.......................................................................................... - 6 - 3、较好的抗振动干扰环境.............................................................................. - 7 - 七、超精密加工的运用领域................................................................................... - 7 - 八、超精密加工的现状及未来发展....................................................................... - 7 - 1、超精密加工的现状...................................................................................... - 7 - 2、超精密加工的发展前景.............................................................................. - 8 - 总结：....................................................................................................................... - 9 - 参考文献：.....................................................................................错误!未定义书签。

超精密加工技术的发展现状与趋势

超精密加工技术的发展现状与趋势 一、精密和超精密加工的概念与范畴 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。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1?;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01?;m的加工技术，但 这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加 工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。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。 1.1砂带磨削 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。 1.2精密切割 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。 1.3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Ra0.4~0.1?;m，最好可到Ra0.025?;m，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。 1.4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≤0.025?;m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。 二、精密加工的发展现状 2.1精密成型加工的发展现状与应用 精密成型加工的发展现状与应用精密铸造成形、精密模压成形、塑性加工、薄板精密成形 技术在工业发达国家受到高度重视，并投入大量资金优先发展。70年代美国空军主持制

精密和超精密加工现状与发展趋势

精密和超精密加工现状与发展趋势 核心提示：当前精密和超精密加工精度从微米到亚微米，乃至纳米，在汽车、家电、IT电子信息高技术领域和军用、民用工业有广泛应用。同时，精密和超精密加工技术的发展也促进了机械、模具、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术及金属加工工业的发展。 一、精密和超精密加工的概念与范畴 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。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1μm，表面粗糙度为Ra0.1~0.01μm的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。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。手工或机械抛光加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05μm，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。超声波抛光加工精度0.01~0.02μm，表面粗糙度Ra0.1μm。化学抛光加工的表面粗糙度一般为Ra≤0.2μm。电化学抛光可提高到Ra0.1~0. 08μm。

精密加工和超精密加工技术期末复习资料

考试复习题库 一、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1、精密和超精密加工目前包含的三个领域：（超精密切削）、（精密和超精密磨削研磨）和（精密特种加工）。 2、金刚石晶体的激光定向原理是利用金刚石在不同的（结晶方向）上因晶体结构不同而对激光放射形成不同的（衍射图像）进行的。 3、金刚石刀具在超精密切削时所产生的积屑瘤，将影响加工零件的（表面质量）和（尺寸精度）。 4、目前金刚石刀具主要用于（铝、铜及其合金等软金属）材料的精密与超精密加工，而对于（黑色金属、硬脆）材料的精密与超精密加工，则主要应用精密和超精密磨料加工。 5、金刚石刀具在超精密切削时所产生的积屑瘤，将影响加工零件的（表面质量）和（尺寸精度）。 6、金刚石有（人工目测定向）、（X射线定向）和（激光定向）三种方法。 7、由于金刚石的脆性，在保证获得较小的加工表面粗糙度前提下，为增加切削刃的强度，应采用（较大）的刀具楔角β，故刀具的前角和后角都取得（较小）。 8、金刚石刀具适合加工（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。 9、单晶金刚石有（100 ）、（110 ）、（111 ）三个主要晶面。 10、研磨金刚石晶体时，（110 ）晶面摩擦因数最大，（100 ）晶面次之，（111 ）晶面最小。 11、在高磨削率方向上，（110 ）晶面的磨削率最高，最容易磨；（100 ）晶面的磨削率次之，（111 ）晶面磨削率最低，最不容易磨。 12、单晶金刚石的（破损）机理主要产生于（111 ）晶面的解理。 13、单晶金刚石的磨损机理主要属（机械磨损），其磨损的本质是（微观解理）的积累。 14、超硬磨料在当前是指（金刚石）和（立方氮化硼）以及它们为主

精密超精密加工技术论文

精密超精密加工技术 论文 班级：机械09-4班 姓名：侯艳飞 学号：20091058

精密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。 精密超精密加工技术，是现代机械制造业最主要的发展方向之一。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。 精密超精密加工是指亚微米级(尺寸误差为0.3～0.03μm，表面粗糙度为Ra0.03～0.005μm)和纳米级(精度误差为0.03nm，表面粗糙度小于 Ra0.005nm)精度的加工。实现这些加工所采取的工艺方法和技术措施，则称为精密超精加工技术。加之测量技术、环境保障和材料等问题，人们把这种技术总称为超精工程。 超精密加工主要包括三个领域： 1.超精密切削加工如金刚石刀具的超精密切削，可加工各种镜面。它已成功地解决了用于激光核聚变系统和天体望远镜的大型抛物面镜的加工。2.超精密磨削和研磨加工如高密度硬磁盘的涂层表面加工和大规模集成电路基片的加工。3.超精密特种加工如大规模集成电路芯片上的图形是用电子束、离子束刻蚀的方法加工，线宽可达0.1μm。如用扫描隧道电子显微镜(STM)加工，线宽可达2～5nm。 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。 对精密和超精密加工所用的加工设备有下列要求。 (1)高精度。包括高的静精度和动精度，主要的性能指标有几何精度、定位精度和重复定位精度、分辨率等，如主轴回转精度、导轨运动精度、分度精度等； (2)高刚度。包括高的静刚度和动刚度，除本身刚度外，还应注意接触刚度，以及由工件、机床、刀具、夹具所组成的工艺系统刚度。 (3)高稳定性。设备在经运输、存储以后，在规定的工作环境下使用，应能长时间保持精度、抗干扰、稳定工作。设备应有良好的耐磨性、抗振性等。 (4)高自动化。为了保证加工质量，减少人为因素影响，加工设备多采用数控系统实现自动化。 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。 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。 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。 航天、航空工业中，人造卫星、航天飞机、民用客机等，在制造中都有大量的精密和超精密加工的需求，如人造卫星用的姿态轴承和遥测部件对观测性能影响很大。该轴承为真空无润滑轴承，其孔和轴的表面粗糙度要求为Ry0.01μm，即1nm，其圆度和圆柱度均要求纳米级精度。被送入太空的哈勃望远镜(HST)，

精密和超精密加工

精密和超精密加工 1、微细加工:指制造微小尺寸零件的生产加工技术 2、电子束加工:利用电子束的高能量密度进行钻孔，切槽，光刻等工作 3、空气洁净度:指空气中含尘埃量多少的程度 4、恒温精度:指相对于空气平均温度所允许的偏差值 5、镜面磨削:一般指加工表面粗糙度达到Ra0.02-0.01um，表面光泽如镜的磨削方法 6、解理现象:是某些晶体特有的现象，晶体受到定向的机械力作用时，可以沿平行于某个平面平整地劈开的现象。 7、进化原则:即在精度比工件要求较低的机床上，利用误差补偿技术，提高加工精度，使加工精度比机床原有精度高。也称创造性原则。 8、研磨加工：是指利用硬度比被加工材料更高的微米级磨粒，在硬质研磨盘作用下产生的微切削和滚扎作用实现被加工表面的微量材料去除，使工件的形状，尺寸精度达到要求值，并降低表面粗糙度、减小变质层的加工方法。 1、最近出现的隧道扫描显微镜的分辨率是0.01nm，是目前世界上精度最高的测量仪，可用于测量金属和半导体零件表面的原子分布的形貌。最新研究，在扫描隧道显微镜下可移动原子实现精密工程最终目标--原子的精密加工 2、用金刚石刀具进行超精密切削，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 3、使用切削液后，以消除了积屑瘤对加工表面粗糙度的影响，这时切屑速度已和加工表面粗糙度无关，这种情况和普通切削时钢的规律不同 4、超精密切削实际能达到的最小切削厚度和金刚石刀具的锋锐度，使用的超精密机床的机能状态，切削的环境条件等都直接有关 4、金刚石有较大的热容量和良好的导热性，不适宜磨削，钢铁材料，不能加工黑色金属材料 5、无论是正电压或者负电压，传感器的伸长量是相同的 6、保证零件加工精密途径 1）靠所用机床保证即机床精度高于工件所要求精度，｛蜕化原则母性原则｝2）精度比工件要求较低的机床利用误差补偿技术提高加工精度，使加工精度化机床原有精度高｛进化原则，创造性原则｝ 1、精度和超精度的三个领域 1）超精密切削 2）精密和超精密磨削研磨 3）精密特种加工 2、金刚石具有两个比较重要的问题 1）晶面的选择 2）金刚石刀具的研磨质量--切削刀钝圆半径rn