激光加工的现状及发展趋势

激光加工的现状及其发展前景

刘元锋

西南大学工程技术学院

2006级机械设计制造及其自动化二班

摘要：自第一台红宝石激光器问世以来，激光加工就成为一个很有前途的应用领域。与计量、图像技术、信息传递等激光应用领域一样，激光加工技术随着激光器及外围技术的进步而发展起来。本文综述了激光加工、激光器、激光加工工艺和应用以及激加工的现状及其发展前景。

关键词：激光加工激光器加工工艺和应用现状和发展前景

1.前言

激光技术是20世纪60年代初发展起来的一门新兴科学，在材料加工方面，已逐步形成了一种崭新的加工方法——激光加工（Lasser Beam Machining简称IBM）。激光加工可以用于打孔、切割、电子器件的微调、焊接、热处理、以及激光存贮等各个领域。由于激光加工不需要加工工具、而且加工速度快、表面变形小、可以加工各种材料，已经在生产实践领域中愈来愈多地显了它的优越性，越来越受到人们的重视。

2.正文

激光加工因激光特性，加工效果好。激光器、激光器加工装置、激光加工相关测量技术及加工技术决定了激光加工的应用的发展前景。

2.1 激光加工

2.1.1激光加工的含义激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度靠光热效应来加工各种材料的。

2.1.2激光加工的特性由于激光具有高亮极度、单色性好、相干性好、方向性好四大特性，因此就给激光加工带来一些其它加工方法所不具备的特性。

2.1.3激光加工特点 1.能量密度高，几乎可以熔化、气化任何材料；2.激光光斑大小可以聚焦到微米级，输出功率可以调节，因此可用以精密微细加工；

3.加工所用工具激光束是非接触工件加工，所以没有明显的机械力，没有工具损耗问题。加工速度快、

热影响区小，容易实现加工过程自动化。还能通过透明体进行加工，如对真空管内部进行焊接加工等；4.激光加工是一种瞬时、局部熔化、气化的热加工，影响因素很多，因此，精微加工时，精度，尤其是重复精度和表面粗糙度不易保证，必有反复试验，寻找合理的参数，才能达到一定的加工要求。由于光的反射作用，对于表面光洁或透明材料，必须预先进行色化或打毛处理才能加工。5.加工过程中产生的金属气体及火星等飞溅物。

2.1.4激光器激光器是激光加工的重要设备，它能把电能转变光能，产生激光束。激光加工是靠激光与材料的相互作用而进行的。激光与材料的相互作用因激光波长、照射能量密度、作用时间的不同而有很大区别。这意味着加工方法与使用激光器的种类、谐振形态和光束特性密切相关。激光器可分为固体激光器和气体激光器。固体激光器包括红宝石激光器、钕玻璃激光器、掺钕钇铝石榴石（YAG）激光器；气体激光器有CO2激光器、氩离子激光器。

2.2激光加工工艺和应用

激光加工是利用高功率密度的激光束作为热源来进行焊接、切割、打孔等加工。激光加工的主要用途有如下几种:

2.2.1激光打孔激光打孔一般采用小功率的YAG固体激光器，由于激光束可通过透镜聚焦到很小焦点，因此适合于加工精密微细小孔。利用激光几乎可以在任何材料上打微型小孔，目前已应用于火箭发动机和柴油机的燃料喷嘴加工、化学纤维喷丝板打孔、钟表及仪表中的宝石轴承打孔、金刚石拉丝模加工等方面。激光打孔适合于自动化连续打孔。

2.2.2激光切割激光切割原理和激光打孔原理基本相同。激光切割大都采用重复频率较高的脉冲激光器或连续输出的激光器。在精密机械加工中，一般采用高重复频率的脉冲激光器。YAG激光器输出的激光可应用于半导体划片、化学纤维喷丝头的Y形、十字形等开型孔加工、精密零件的窄缝切割与划线以及雕刻等。激光可用于各种各样的材料。可以切割金属，也可以切割非金属；既可以切割无机物，也可以切割皮革之类的有机物。它可以代替锯切割木材，代替剪子切割布料、纸张，还可以切割无法进行机械切割的工件，如电子管外部切断内部的灯丝。激光切割不会产生机械冲力和压力，故适宜切割玻璃、陶瓷和半导体等又硬又脆的材料。再加工光斑小、切缝窄、且便于自动控制，所以更向适宜于对细小部件作精密切割。

2.2.3激光焊接由于激光束可利用反射镜任意改变方向，因而能焊接一般焊接方法

难以接近的工件部位。采用固体激光器焊接时，由于输出能量小，脉冲激光持续时间短，其焊点可小至几十微米。适用于微型、精密、排列密集以及受热敏感的电子元件和仪器部件的焊接，例如集成电路的晶片焊接和丝焊等。采用气体激光器焊接时，由于输出功率大，并可产生连续激光，故可进行厚板的连续焊接，适用于焊接0.1～12mm厚的低合金钢、不锈钢、镍、钦、铝等金属及其合金。小功率的二氧化碳激光器可焊接石英、陶瓷、玻璃和塑料等非金属材料。

2.2.4.其他应用利用激光可快速去除材料这一特点，还可用于薄膜和厚膜电阻微调、乐器簧片调谐、旋转体(如透平叶轮、陀螺仪、微电机和钟表摆轮等)的动平衡校正等。此外，激光加工还用于打标、划线、刻标计、材料表面热处理和材料沉积等方面。利用光化学反应，还可用于光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀、在快速成形中的SLA、SLS等。

2.3激光加工的现状及其发展前景

2.3.1激光器及加工装置的发展激光器的发展是激光加工技术发展的前提条件。近几年下述几种激光器输出功率和工作稳定性方面均有突破性进展，使激光加工技术跃上一个新的台阶，而激光器技术的发展，大大促进了激光加工技术的发展，它不仅给已有的加工方法带来了生机，而且也开辟了新的加工领域。

1.YAG激光器：

板条(Slab)Nd:YAG激光器:该激光器从结构上克服了激光棒的热变形(热透镜效应)，故有功率大(达2kW以上)、光束发散角小(接近衍射极限)的高质量激光输出，提高了加工能力，可进行超深加工，如钻孔深达76mm，切割厚度达40mm。激光二极管（LD-Laser Diode）泵浦的Nd:YAG激光器该激光器是用与YAG光谱吸收带吻合的激光二极管泵浦Nd:YAG，大大减少了非吸收带光能转化的热量，其主要特点是电光转换效率高（高达 20%～40%），能直接获得紫外波长的激光，从而为大功率、小型化、低能耗（工作电压也低）、热负荷小和长寿命稳定工作创造了条件。由于其波长位于紫外波段，光束质量好，可进行多种优质加工。

2.准分子(Excimer)激光器

用作激光工作介质的准分子有KrF,XeCl,AeF等气态物质。其发出的激光属紫外波段，激光器基本结构与CO2 气体激光器相同。紫外波段的准分子激光加工机理比较复杂，通常的解释是依靠“激光消融”（Laser Ablation又称为“激光冷加工”）来蚀除材料。准分子激光具有波长短（190～350mm），频率高（达5kHz），效率高（达4%），光束

质量好（发散角0.3mrad ，波长线宽1pm以下），工作寿命长，光束截面大等优点，是很有潜力的工业激光器。

3.CO激光器

CO激光波长是CO2激光波长的一半，因此，光束的聚焦性和材料的吸收性都优于CO2激光。例如3kW的CO激光的切割能力同5kW的CO2激光一样。目前最大CO激光达20kW。

4.铜蒸气激光器

铜蒸气激光是有望用于微细加工的一种激光器。它可作为倍频YAG激光的取代器件。其波长为511～578nm的可见光，光脉宽20～60ns，重复频率 2～32kHz，目前器件有实用价值的输出功率为10～120W，750W的器件也正在研究中。

2.3.2激光加工中辅助器具的发展激光加工是制造技术家庭中最具活力的一个新成员，它以能力强、速度快、附加效益高等特点，活跃在各个领域。但对于每一项新开发的激光加工方法，能否最终转换为生产力，还取决于是否有激光器加工设备、工艺技术及测试监控技术等与之配套。这些方面近期也有很大发展，主要体现在多坐标数控化设备的研究；实现高速传输光束的研究；工艺控制及检测智能化的研究等。

1、导光器件

采用新激光器的加工装置、加工技术作为生产装置、生产技术引入到产业中，开发适用于真空紫外激光范围的反射镜、透镜等光学元件是很重要的。折射光学元件的设计和性能评价工作正在进行，相信在不久的将来，能够直接控制光束内能量密度分布的光学元件将得到普及。将来，如果大功率LD的输出光束能直接用于加工，则由于其与固体激光器相比尺寸较小，故在应用上需要充分研究导光光纤的护套和连接器，以适应需求。

2、光束特性的测量

激光加工状态很大程度上受激光功率、模式、光束扩散角等激光特性影响，加工特性与光束特性之间的定量关系目前实验数据还不充分。没有方便地测量大功率激光光束直径和发散角的测量装置，准确地把握加工状态，理解和控制加工现象。另外，与焊接缺陷有关的毫秒级功率变动和大功率激光聚焦光斑直径的测量等光束特性评价装置也明显不足。

3、加工夹具、工具

即便是在热加工领域，大功率激光器可以用于金属板材的切割加工、高速小形变立

光抓电信渡Vbl.Ir，N劝。ZOJ000综合评述体形状的焊接、局部合金化，以及立体形状的形成、加热成形等方面.为使激光加工技术适应于各种产品的制造，有些技术是不可缺少的。如在激光焊接中，焊缝的检测、辅助气体、焊丝供给系统、焊接头的姿势与位置控制系统;在激光合金化及熔砚处理中，粉末添加材料的准确供给、加工状态的监测等。

2.3.3激光加工技术

1.kw级YAG激光焊接

功率为4kw的YAG激光器已开始用于汽车车身的三维焊接，目前的4kw～6kw级激光器从价格及耗电方面考虑，其应用受到一定限制，但如果LD泵浦的激光器普及起来，则激光加工的应用将会发生很大变化.另一方面，将功率为数千瓦的YAG激光束重登在一起的大功率激光焊接加工实验处于进行中，通过实验明激光器用于加工是非常有利的，但在加工头的小型化方面需要进一步研究。

2.超短脉冲激光加工

超短脉冲激光加工对熔石英材料进行烧蚀加工时，如果使用脉冲宽度在Ps以下的超短脉冲激光，改变波长分别至750nm、526nm，则能进行加工的阂值随脉冲宽度变窄而降低。在脉冲宽度为10Ps以下时热扩散将摆脱与脉冲宽度t的1/2成正比的关系。

3.薄膜的形成

短波和紫外光准分子激光适用于打印机墨头喷嘴小孔、印刷电路徽孔等高分子材料徽孔加工。随着光束特性的改善，也被LSI曝光装置所采用。图2所示的准分子激光装置在1995年起市场份额急剧增加。激光烧蚀法在高温超导材料、强电介质材料薄膜形成方面的研究、在光化学气相沉积膜形成方面的研究等正在进行。最近，正在开辟准分子激光应用的新领域，如在超高真空中用烧蚀法制Pbo.Tio、BaT等陶瓷膜的研究、复合化学反应的水晶烧蚀加工的研究等。

4.超微细加工

采用激光的最先进的微细加工技术是半导体加工技术。现在，在0.025nm级的64MbitDRAM生产中采用的是KrF激光.1GbitDRAM生产中需要0.15nm以下的曝光技术。作为曝光光源，有电子线、X射线、准分子激光等。作为下一代光刻光源有ArF(波长193nm)准分子激光，更下一代有FZ(波长157nm)激光。为使这些超微细加工实用化，不仅要研究其工艺方法，而且对光源、曝光光学系统设计、透镜及加工、抗蚀层、掩模基板、膜材料及工艺技术等需要综合研究。

5.微细加工

在电子、仪表、航空航天工业中，激光加工可以高效率高质量地完成微细小孔、划片微调、切割、焊接以及标记等加工，其中尤以准分子激光的应用最为广泛。由于材料对紫外波吸收率高，准分子激光脉宽窄，因而有极高的功率密度。准分子激光除作常规的钻、切、划加工外，还可用掩模法直接在工件上生成图案。激光辐照的地方，材料被光化学的消融作用而除去，无论钻孔、切割或刻划，都是直壁尖角，没有热影响区。加工尺寸小，可达亚微米量级，精度取决于掩模，效率取决于激光的功率。掩模法又有工件表面直接掩模和掩模投影两种，近期在微细加工领域开发激光清洗和激光作为夹持工具(镊子)的研究。激光清洗是指去除超净超光滑表面污染微粒，其原理是激光能量被微粒或表面或人为的清洗介质(如水)吸收后产生爆炸性汽化时，把微粒从表面上除去。该法可有效地用于半导体器件、激光陀螺的研制中。激光镊子主要用于有机材料的微粒搬运和固定，其原理是微米量级的有机微粒在激光的束腰处，要受一对极子力或折射力的作用，这些力都是把微粒拉向激光的束腰中心处，因此，可借移动或固定激光束来夹持微粒。

6.纳米材料的制备

应用激光技术可制备纳米材料。准分子激光对材料有很强的消融作用，如铝材在强激光照射下，表面出现等离子体云，注入氧气或氮气，便可生成Al2O3或AlN的微粒，直径在3～7nm范围，每小时可产生十余毫克。

7.激光复合加工

不同的激光复合或激光和其它能源共同对材料的复合加工，目前大多用于材料表面改性处理。日本新制铁公司用CO2激光束和离子束，利用物理气相沉积技术 (LPVD)制备超硬薄膜。用LPVD先制得非晶态氮化硼，再用0.5～2.0kV辐照氮离子，则可生成超硬的立方氮化硼薄膜。两种激光复合加工也可取得特殊效果，如CO+KrF激光切割。可提高工效30%以上，用CO2激光切割木制商标模或雕刻木质、塑料等非金属装饰品，切口变黑。据日本刊物报道称，用准分子激光后续处理，还会恢复材料本色。同样，如用准分子激光或其他调整Q激光作精修工具，可大大提高激光加工的价值，因此激光复合加工是很有发展前途的加工方法

参考文献：

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［4］https://www.wendangku.net/doc/b55272819.html,/view/288634.htm激光焊接/百度百科

［5］https://www.wendangku.net/doc/b55272819.html,/2008/11/12095235113.shtml

激光精密加工的应用现状以及激光加工技术的发展

［6］https://www.wendangku.net/doc/b55272819.html,/show_hdr.php?xname=PPDDMV0&dname=RAPRV31&xpos=69 激光加工应用/数字中国

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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

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数控机床的发展趋势及国内发展现状 1．引言 从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。 进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。 2．数控机床的发展趋势 2.1 高速化

随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。 （1）主轴转速：机床采用电主轴（内装式主轴电机），主轴最高转速达200000r/min； （2）进给率：在分辨率为0.01μm时，最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精确加工； （3）运算速度：微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保障，开发出CPU已发展到32位以及64位的数控系统，频率提高到几百兆赫、上千兆赫。由于运算速度的极大提高，使得当分辨率为0.1μm、0.01μm时仍能获得高达24～240m/min的进给速度； （4）换刀速度：目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右，高的已达0. 5s。德国Chiron公司将刀库设计成篮子样式，以主轴为轴心，刀具在圆周布置，其刀到刀的换刀时间仅0.9s。 2.2 高精度化 数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。 （1）提高CNC系统控制精度：采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使C NC控制单位精细化，并采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本已开发装有106脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机，其位置检测精度可达到0.01μm/脉冲），位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法； （2）采用误差补偿技术：采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术，对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿。研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%～80%；

激光加工的应用和发展趋势

课程：特种加工基础实训教程 题目：激光加工技术应用和发展趋势院系：工学院机械系 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 学号： 时间：

目录 摘要 (2) １引言 (2) ２激光的特点 (2) 2.1 定向发光 (2) 2.2 亮度极高 (2) 2.3 颜色极纯 (3) 3 激光加工技术的主要应用 (3) 3.1激光打孔 (4) 3.2激光快速成型 (4) 3.3激光打标 (4) 3.4激光切割 (5) 3.5激光焊接 (5) 3.6激光热处理 (6) 4 激光加工的发展趋势 (6) 4.1数控化和多功能化 (6) 4.2高频度和高可靠性 (7) 4.3小型化和集成化 (7) 5 结语 (7) 参考文献 (7)

激光加工的应用和发展趋势 摘要：激光加工在现代产业中展示了强大的优势和发展潜力，成为21世纪的主导技术。本文主要介绍激光加工技术的应用现状和未来的发展趋势。 关键词：激光激光技术激光加工应用与发展趋势 1. 引言 激光是20世纪人类最伟大的发明之一，现在已广泛应用于工业、军事、科学研究与日常生活中。激光具有四大特性:高的单色性、方向性、相干性和亮度性。应用激光固有的四大特性，将具有高能量密度的，能被聚焦到微小空间的激光用于加工的方法叫激光加工。激光加工技术是一项集光、机电、材料及检测于一体的先进技术。激光加工主要涉及：激光焊接、激光切割、激光打标、激光雕刻等．现在一般的激光加工都采用了多项先进技术,多功能集成度高、实用性强、自动化程度高、操作简单、结果直观，而且加工过程中可实现动态同步跟踪显示，具有程序错误自动诊断、限位保护等功能。 2. 激光的特点 2.1 定向发光 普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。 2.2 亮度极高 在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。 2.3 颜色极纯

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，

机械制造技术基础复习题答案

机械制造技术基础复习题 一、填空题 1.机械制造中的三种成形方法为( )，受迫成形，堆积成形。 2．零件表面发生线的4种形成方法是：轨迹法、成形法、（）、范成法。3．在车床上钻孔时，工件的旋转是主运动，钻头的直线移动是（）。4．在钻床上钻孔时，( )是主运动，钻头的直线移动是进给运动。 5.常见的切屑种类有( )、节状切屑和崩碎切屑。 6．切削热传出的四条途径是：切屑、工件、刀具和（）。 7．切削热的三个主要来源是：第一变形区的切屑变形，( )，工件与后刀面的摩擦。 8．Z3040中，“Z”的含义是钻床，“40”的含义是（）。 9.在机床型号CM6132中，字母C表示车床，主参数32的含义是（）。 10.一般大平面限制了工件的3个自由度，窄平面限制了工件的（）个自由度。 11.机床夹具的定位误差主要由定位基准和工序基准（）和基准位移误差引起。 12.根据六点定位原理分析工件的定位方式分为（）、部分定位、过定位和欠定位。 13.生产类型可分为单件生产、成批生产和（）。 14.把工艺过程划分为不同层次的单元，他们分别是工序、安装、（）、工作行程。

15.加工表面层的物理、力学性能的变化主要表现为：表面层的( )、金相组织的变化、表面层的残余应力。 15影响切削加工表面粗糙度的因素主要有：几何因素、物理因素及（）等。 16.机械加工中获得零件尺寸精度的方法有：（）、定尺寸刀具法、调整法、自动控制法。 17.机械装配的基本作业包括清洗、（）、平衡、校正及调整、验收试验等。 18.零件结构（）就是指零件在满足使用要求的前提下，制造和维修的可行性和经济性。 19.大批量生产中需要解决的主要问题是提高（）和降低成本。 20.工件以内孔定位常用的定位元件有( )和定位心轴两种。 21.生产中对于不同的生产类型常采用不同的工艺文件，大批大量生产和重要零件的成批生产时采用机械加工( )卡片。 【单件小批量采用工艺过程综合卡；】 【成批生产或重要零件的小批生产用机械加工工艺卡】 22.主轴的回转误差可分解为（）、纯轴向窜动和纯角度摆动三种基本形式。 23.从几何因素分析减小加工表面粗糙度常用的措施有减小主偏角、减小副偏角和减小（）。 24.安排装配顺序的一般原则是（）、先内后外、先难后易、先精密后一般、先重大后轻小。 25.装配工艺性和零件机械加工工艺性一样，也是（）机械产品设计好坏的标志之一。

精密机械加工的发展趋势

精密机械加工发展趋势 摘要：本文主要从精密机械加工技术的角度讨论了精密机械加工的现状和发展趋势，阐述了精密机械加工的概念以及未来的发展。 关键词：精密加工加工精度发展趋势 1 引言 机械制造技术从提高精度与生产率两个方面同时迅速发展起来。在提高生产率方面，提高自动化程度是各国致力发展的方向，近年来，从C N C到C I M S发展迅速，并且在一定范围内得到了应用。从提高精度方面，从精密加工发展到超精密加工，这也是世界各主要发达国家致力发展的方向。其精度从微米到亚微米，乃至纳米，其应用范围日趋广泛，在高技术领域和军用工业以及民用工业中都有广泛应用。如激光核聚变系统、超大规模集成电路、高密度磁盘、精密雷达、导弹火控系统、惯导级陀螺、精密机床、精密仪器、录象机磁头、复印机磁鼓、煤气灶转阀等都要采用精密加工技术。 随着精密机械和电子技术的发展，现代产品越来越精密。例如：超大规模集成电路中要求在1mm2平面上集成几十万个以上的元件，线条宽度只有1μm，形状和位置误差小于0.05μm。于是对相应的机床精度提出更高的要求，加工工艺等也必须相应采取有效措施来保证加工要求。 根据相关资料的技术研究，精密加工目前所能达到的水平为：尺寸公差不大干0.5～1μm，形状公差不大于0.01μm，表面粗糙度Ra不大于0.01μm。所用的机床有：精密铣床、精密研磨机、光学透镜精密研磨机、精密宝石研磨加工机、超精密磨加工机等。机床的零部件是动、静压轴承和导轨、弹性导轨、滚珠或滚柱预压含油轴承和导轨，使用的刀具与材料是磨科与金刚石等，控制系统一般为直流伺服电机(DC)——半闭式，带编码器最佳控制、逻辑控制或精密直流伺服电机——闭环，用微机实现自适应控制。 目前,先进制造技术已经是一个国家经济发展的重要手段之一,许多发达国家都十分重视先进制造技术的水平和发展,利用它进行产品革新、扩大生产和提高国际经济竞争能力。发展先进制造技术是当前世界各国发展国民经济的主攻方向和战略决策,同时又是一个国家独立自主、繁荣富强、经济持续稳定发展、科技保持先进领先的长远大计。目前,精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。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-。精密与特种加工技术已经成为国际竞争中取得成功的关键技术。发展尖端技术,发展国防工业,发展微电子工业等,都需要精密与特种加工技术来制造相关的仪器、设备。 2 精密机械加工方法 根据加工方法的机理和特点，精密加工可分为刀具切削加工、磨料加工、特种加工和复合加工四大类。 随着加工技术的发展，出现了许多新的加工机理，因此在精密加工，特别是在微细加工中．根据零件成形机理和特点。分为去除加工、结合加工和变形加工三大类。去除加工又称为分离加工，是利用力、热、电、光等加工方法从工件去除一部分材料，如切削、磨削、电加工等。结合加工是利用理化方法在工件表面上附着(沉积)、注入(渗入)、焊接一层不同材料，如电镀、气相沉积、氧化、渗碳、粘接、焊接等。变形加工是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能，如铸造、锻压等。可见加工的概念已突破传统的去除加工手段，具有堆积、生长、变形等特色，同时强调了表面处理，形成了表面加工技术。 3 精密机械(切削)加工的技术和工艺优势

卧式铣镗加工中心技术分析与发展前景

设备管理与维修2013№1卧式铣镗加工中心在我国生产制造已经有几十年的历史， 其制造技术比较成熟，一般生产机床工作台规格都在2000mm 以下。20世纪80年代开始，由最初国内几家企业到如今制造该 产品的企业达几十家，产品技术水平也有了质的飞跃。但在几十 余年的发展历程中，该产品虽然在技术性能、精度、主轴转速及 坐标移动速度等方面不断突破，但在产品规格上最大也只是 2000mm 工作台。大规格、重大形式卧式铣镗加工中心近几年才 开发出来。现如今2500mm 或以上规格工作台、带交换工作台站 的重大型卧式加工中心，开创了该类产品历史先河，为我国航 空、航天、军工、电力、船舶、工程机械和其他机械制造业行业提 供了大型关键设备。 一、卧式铣镗加工中心总体布局的结构特点与技术分析 本文仅对传统上刨台式及十字滑台式卧式加工中心进行分 析，不包括落地式及五轴加工中心。 卧式加工中心产品的总体布局有立柱固定式和移动式结 构；主轴箱有正挂箱和侧挂箱；主轴形式有固定和移动式，移动 式主轴有镗杆式、滑枕式、平旋盘式等多种结构。侧挂箱、平旋盘 主轴结构机床如图1所示。 1.立柱固定式的结构 采用立柱固定式结构的机床，其机床布局不外乎有这么几 种形式： （1）立柱固定在床身上，工作台沿X 向、Z 向作十字运动，主 轴箱沿Y 向上下运动。主轴箱可以是正挂箱、侧挂箱两种形式。此类机床适用于中型复杂零件的镗、铣等多工序加工。（2）固定式框架立柱结构，主轴箱沿X 、Y 向作十字运动，工作台沿Y 向运动。此类机床适用于中、小型零件的镗、铣等多种工序加工。（3）立柱固定在床身上，主轴箱侧挂在立柱上，主轴箱沿卧式铣镗加工中心技术分析与发展前景 许立亭刘欣 图1侧挂箱、平旋盘主轴结构机床摘要我国当前刨台式及十字滑台线卧式铣镗加工中心的研发、制造水平，包括机床的总体布局结构特点的技术分析。阐述在机床高精度、高速度及重大型方面今后的重点发展方向。 关键词卧式铣镗加工中心结构技术分析发展方向 中图分类号TP202文献标识码B 设备与技术賲跂

激光行业发展趋势

激光行业发展现状 如今的激光设备市场已经是一个国际列强群雄逐鹿没有国界的战场，未来激光产业可能有如下几个发展趋势： ① 激光产业界的并购重组将加快，行业巨头开始显露。通过收购和重组，可以实现资源的优势互补，提升企业整体核心竞争力，加快发展，未来企业间的并购重组必将加快。美国Coherent（相干公司）是全球最大的激光器制造商，产品涉及科学研究、医疗手术以及工业加工等多个领域，通过购买了几家从事工业激光产品制造的公司，专注于工业激光领域的技术研究和产品开发；以色列ESC/Sharplan 公司从Coherent相干公司购得医疗激光公司合并组成Lumenis公司，产品覆盖激光美容、激光眼科、外科激光医疗仪器等，在世界医疗激光领域中的地位已经是无人能撼；德国的Trumpf（通快公司）是世界上最大的工业激光设备制 造商，高功率CO2激光器和固体激光器制造技术在全球具有领先地位，通过兼并和重组现有7 家从事激光产品生产的企业，其中包括知名的哈斯公司，使通快公司在国际高功率激光器及切割机床领域独树一帜；Rofin-Sinar公司是仅次于Trumpf公司的又一家德国工业激光设备制造商，在高功率CO2激光器、激光微加工系统、激光打标系统领域具有领先优势，他收购了创立于2000 年的 特种光纤和光纤激光器模块供应商Nufern公司。在国内，大族激光公司这几 年也在不断并购重组进一步巩固其行业龙头地位，2007 年2 月大族激光2250 万元收购泰德激光50.69%股权，2007 年12 月收购武汉金石凯激光25%的股权；武汉华工激光与团结激光的合并，成立华工团结激光技术有限公司，目标是要在三到五年内在大功率激光切割机方面进入全球四强。 ②激光器研究向固态化方向发展。半导体激光器和半导体泵浦固体激光 器以自身所具有的高光电转换效率、更小的体积以及更优化的激光模式等 优势，应用在工业激光加工、激光医疗等多个领域，成为激光加工设备的 主导方向。它们的最高功率已达到了6kW，逐步实现了设备的小型化和实用化，并将取代一些传统激光器的应用。 ③ 光纤激光器成为激光新技术应用中最耀眼的明星。光纤激光器的切割速度最高是CO2激光器的五倍，其应用成本相当低廉，在国内前激光器及其系统整机结构更简单、体积更小，所以使用光纤激光器能够给客户带来巨大的好处。IPG是第一家全球领先光纤激光器技术公司，自2002 年以来，该公司的销售额每年增长60%，成为唯一能够量产数万瓦光纤激光器的公司。然而，IPG并不是唯一能够满足日益增长的光纤激光器需求的公司，该领域市场上已有20 多个公司在竞争，目前在市场上IPG公司仍然处于支配地位。当前光纤激光器的应用领域都会出现增长，现在还远远没有饱和，还有其它企业存在的空间。 ④ 国外激光厂商将加大在中国设立工厂和据点的力度。中国市场的重要性

答案_机械制造技术试卷

机械制造技术 试卷 答案 院别 专业（班级） 学号 姓名 一、单项选择题：把正确的选项代号填入（ ）中 （本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1、磨削加工中，大部分切削热传给了（ B ）。 A ．机床 B ．工件 C ．砂轮 D ．切屑 2、零件在加工过程中绝对不允许出现的情况是( B )。 A.．完全定位 B ．欠定位 C ．不完全定位 D ．过定位 3、车削螺纹时，产生螺距误差、影响误差大小的主要因素是（ C ）。 A ．回转精度 B ．导轨误差 C ．传动链误差 D ．测量误差 4、在机械加工工艺过程中安排零件表面加工顺序时，要“基准先行”的目的是（ D ）。 A ．避免孔加工时轴线偏斜 B ．避免加工表面产生加工硬化 C ．消除工件残余应力 D ．使后续工序有精确的定位基面 5、（ A ）使车刀锋利，切削轻快。 A ．增大前角 B ．减小前角 C ．减小后角 D ．增大刃倾角 6、砂轮的硬度指（ A ）。 A .磨料与结合剂的粘接强度 B.结合剂的硬度 C.磨料的硬度 D.砂轮材料的总体硬度 7、主运动是直线运动的机床是（ D ）。 A ．普通车床 B ．钻床 C ． 外圆磨床 D ．牛头刨床 8、不属于超硬刀具材料的是（ B ）。 A ．陶瓷 B ．硬质合金 C ．金刚石 D ．立方氮化硼 9、在单件小批生产中当装配精度要求较高，组成环数较多时，生产中常采用（ C ）来保证装配精度要求。 A. 互换法 B. 选配法 C. 修配法 D.调整法 10、通常把近切削刃处切削层内产生的塑性变形的区域称为（ B ）。 A ．第Ⅰ变形区 B ．第Ⅱ变形区 C ．第Ⅲ变形区 D ．塑性变形区 二、填空题：（本大题共8小题，每空1分，共10分） 1、加工表面的法线方向也被称之为_ 误差敏感方向 __。 2、工件在加工过程后如果其形状误差与毛坯相类似，这种误差被称之为_ 误差复映_ _ 。 3、一个或一组工人在一个 固定的工作地点 对同一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程称为 工序 。

机械加工中心发展趋势研究

机械加工中心发展趋势研究 【摘要】我国正处于经济发展的关键时期，机械加工中心是我们的薄弱环节。只有跟上先进制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。 【关键词】加工中心;发展趋势 1.我国机械加工中心发展的现状分析 加工中心最初是从数控铣床发展而来的。第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。 二十世纪70年代以来，加工中心得到迅速发展，出现了可换主轴箱加工中心，它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱，能对工件同时进行多孔加工。机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科，是以提高质量、效益、竞争力为目标，包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。 2009年3月在上海举行的“中国数控机床展览会”上，展出了多台国内生产的五轴加工中心。如济南二机床集团公司展出的龙门式五轴联动加工中心，工作台长6m,宽2m，采用立式主轴回转，A轴转角±100度，C轴转角±200度，这个庞然大物吸引了许多参观者，它标志着中国数控机床工业达到了先进水平。上海第三机床厂、第四机床厂制造的立卧加工中心，工作台630mm2，采用高速内冷电主轴，主轴可立、卧转换，工作台可以360度等分，类似于上述简单配置为立、卧转换的三轴加工中心，可对工件实现五面体加工，尽管还没有配置五轴，也非常实用。 现在加工中心逐渐成为机械加工业中最主要的设备，它加工范围广，使用量大。近年来在品种、性能、功能方面有很大的发展。品种：有新型的立、卧五轴联动加工中心，可用于航空、航天零件加工；有专门用于模具加工的高性能加工中心，集成三维CAD/CAM对模具复杂的曲面超精加工；有适用于汽车、摩托车大批量零件加工的高速加工中心，生产效率高且具备柔性化。性能：普遍采用了万转以上的电主轴，最高可达6～10万转；直线电机的应用使机床加速度达到了3-5g；执行ISO/VDI检测标准，促使制造商提高加工中心的双向定位精度。功能：糅合了激光加工的复合功能，结构上适合于组成模块式制造单元(FMC)和柔性生产线(FMS)，并具有机电、通讯一体化功能。 2.机械加工中心的特点

激光材料发展趋势

激光材料产业背景及发展趋势 一、研究背景 激光技术被称作20世纪的四项重大发明之一，经过半个多世纪的发展，已广泛应用于高科技领域，例如光显示，光通信，生物医疗激光设备，激光先进制造，军事科技以及宇宙探索等，推动了一系列尖端高科技产业的发展，产生了巨大的经济和社会效益，并使其成为了21世纪光电子技术的支柱产业之一，因此，促进激光技术的发展被世界各强国列为了国家级发展计划，如美国的“激光核聚变计划”、德国的“光学促进计划”、英国的“阿维尔计划”、日本的“激光研究五年计划”等。在我国，《国家中长期科学和技术发展规划》也把推动激光技术的发展作为16项重大规划之一。 激光晶体是在激光技术发展过程中使用最早，品种最多的一类工作物质。当前，激光技术迅猛发展，激光器也趋向于全固态，高效率，多功能和小型化方向发展，使得激光晶体作为高增益介质对激光技术的研究和应用过程中占据越来越重要的位置。在当前，我国在激光晶体的发展过程中面临着诸多的机遇和挑战，以下将就我国激光晶体的主要发展背景做简要介绍。 1、国家在经济增长方式转变中对高新技术产业的支持，其中包括直接资金扶持和政策支持等，有利于促进激光晶体材料生产企业的发展。 2、我国丰富的稀土资源有利于激光晶体材料生产规模的扩大。当前，近90%的激光晶体是通过掺入稀土作为激活离子的，所以稀土已成为激光晶体中一族很重要的元素。因此，激光晶体材料的发展必须有充足的稀土资源做保证。我国稀土储量世界第一，尤其是相对短缺的中重稀土-在军事领域有重要意义，稀土产量占世界稀土商品量的80%-90%。这些都为我国激光晶体材料产业的发展提供了支持。 3、高技术含量的激光晶体缺乏。我国要想在激光技术领域取得全面发展，能够获得充足的基础性的激光晶体材料及其元器件是关键之一，然而我国大部分高技术含量，高附加值的激光器要依靠从国外引进。军用激光武器的发展也处在跟踪和模仿阶段，这些都反映了我国在激光晶体材料基础研究方面的薄弱。 4、技术链和产业链的缺乏，国外在激光晶体研制方面趋向于晶体的应用方面，重视对整机的研制。我国则趋向于基础材料及其性能的研究。这样造成了我国在

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。

面向机械加工工艺规划制造技术

面向机械加工工艺规划制造技术 作为现代化企业中的可持续发展模式——绿色制造，逐渐成为制造业的显著特点，也是人类社会可持续发展的必然。它所具有的明显社会效益和经济效益越发明显，一大批新兴产业也随之而生。在加工过程中，对降低资源消耗与废弃物排放起到关键作用，便是对科学工艺规划应用绿色制造技术。规划主要是系统的阐述了机械加工工艺规划体系，并提出优化绿色制造工艺过程规划的方案。 标签：机械加工；工艺规划；制造技术；应用 在机械加工中，为了做出符合要求的成品或零部件，常常形成许多废料，不仅消耗了大量的资源与能量，还产生了噪声污染。所以，在可持续发展成为时代主题的现在，绿色制造势在必行。对于当前这个领域的現状以及国内外的绿色制造研究需求，文章介绍了面向机械加工工艺制造技术的研究问题，明确了绿色制造的应用前景和研究意义。 1 机械加工工艺规划制造技术概述 因为在企业加工生产零件的过程中，要符合低耗高产清洁安全的基本要求，所以生产的工艺过程必须遵守制造工艺学的制作方法与原理。并且要在实际生产中，结合具体的生产条件来确定生产的实际方案，在此过程中不能依靠经验主义盲目的进行判断。由此确定的工艺文件包含两种格式，工序卡片和工艺过程卡片。而工艺文件则是描述和规定零件、机械产品制造工艺过程的有关文件。在新产品投产前，机械加工工艺规程为其现场生产提供了依据。主要包含两个方面的内容：拟定各道工序和工艺路线的详细操作。给机械加工过程、新建改建以及扩建车间提供主要的技术文件。 2 绿色制造技术体系结构概述 绿色制造技术会影响到产品生产的整个生命周期，有时还可能会是多生命周期。产品的生命周期，包括选择材料、设计产品、加工制造、对产品的包装装配以及产品的使用和管理回收再制造等。绿色制造则要考虑这全部的生命周期，特别是要考虑环境和资源消耗的影响，也要兼顾效益与技术因素，使企业的经济效益与外在社会效益达到最优化。 绿色制造的关键在于“4R”，即在产品整个生命周期过程中怎么实现重用（Reuse）、减量化（Reduce）、再制造（Remanufacturing）以及再生循环（Recycle）。面向机械加工的制造体系主要包括三项具体内容，两大制造目标，还有两个层次过程的控制。旨在给人们提供机械加工与绿色制造的全面视图与模型，实现外在社会效益与经济效益的统一协调和优化，最大可能的降低资源消耗、优化配置，让资源利用率达到最高，对环境的影响降到最低。 3 绿色制造在机械加工制造体系的应用

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

精密与超精密加工试题和答案

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：精密与超精密加工的精度随着科学技术的发展不断提高，以目前的加工能力而言，精密加工的精度范围是0.1~1μm，加工表面精度Ra在0.02~0.1μm之间。超精密加工的精度高于0.1μm，加工表面精度Ra小于0.01μm。 超精密加工领域： 1）超精密切削， 2）超精密磨削， 3）超精密研磨和抛光。 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：超精密切削对刀具的要求： 1) 刀具刃口锋锐度ρ 刀具刃口能磨得极其锋锐，刃口圆弧半径ρ极小，能实现超薄切削厚度，减小切削表面弹性恢复和表面变质层。ρ与切削刃的加工方位有关，普通刀具5~30μm，金刚石刀具<10nm；从物理学的观点，刃口半径ρ有一极限。 2) 切削刃的粗糙度。 切削时切削刃的粗糙度将决定加工表面的粗糙度。普通刀刃的粗糙度Ry0.3~5 μm，金刚石刀具刀刃的粗糙度Ry0.1~0.2 μm，特殊情况Ry1nm，很难。 3) 极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量，保证长的刀具寿命。 4) 刀刃无缺陷，足够的强度，耐崩刃性能。 5) 化学亲和性小、与工件材料的抗粘结性好、摩擦系数低，能得到极好的加工表面完整性。 单晶金刚石硬度极高。自然界最硬的材料，比硬质合金的硬度高5~6倍。摩擦系数低。除黑色金属外，与其它物质的亲和力小。能磨出极锋锐的刀刃。最小刃口半径1~5nm。耐磨性好。比硬质合金高50~100倍。导热性能好，热膨胀系数小，刀具热变形小。因此，天然单晶金刚石被一致公认为理想的、不能代替的超精密切削刀具。人造单晶金刚石已经开始用于超精密切削，但是价格仍然很昂贵。金刚石刀具不适宜切黑色金属，很脆，要避免振动而且价格昂贵，刃磨困难。 人造聚晶金刚石无法磨出极锋锐的切削刃，切削刃钝圆半径ρ很难达到<1μm，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。立方氮化硼现在用于加工黑色金属，但还达不到精密镜面切削。 3.超精密磨削主要用于加工哪些材料？为什么超精密磨削一般多采用超硬磨 料砂轮？ 答：超精密磨削主要用于加工难加工材料，如各种高硬度、高脆性金属材料，其中有硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体材料及石材等。 这主要是由超硬磨料砂轮的特点决定的 超精密磨削是一种极薄切削，切屑厚度极小，磨削深度可能小于晶粒的大小，磨削就在晶粒内进行，因此磨削力一定要超过晶体内部非常大的原子、分子结合力，从而磨粒上所承受的剪切应力就急速地增加，可能接近被磨材料的剪切强度极限。磨粒切削刃处受到高温和高压作用，要求磨粒材料有很高的高温强度和高温硬度。普通磨料，在高温高压和高剪切应力的作用下，磨粒将会很快磨损或崩裂，以随机方式不断形成新切削刃，虽然使连续磨损成为可能，但得不到高精度低表面粗糙度的磨削质量。因此，在超精密磨削时，一般采用人造