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1、第三章 先进制造工艺技术,第一节 精密与超精密加工技术,一、 精密与超精密加工技术概述,图3- 14加工精度在不同时期的发展曲线,1、精密加工与超精密加工定义,精密加工是指加工精度在0.1lm之间，表面粗糙度Ra在0.l 0.03 m（称微米加工） 超精密加工的加工精度在0.l 0.01 m，表面粗糙度在0.030.005m（称为亚微米加工） （纳微米加工：加工精度在0.01m以下，表面粗糙度在0.005m以下。）,2、精密加工与超精密加工的特点,“蜕化”和“进化”加工原则 微量切除（极薄切削） 形成综合制造工艺系统 与自动化联系十分紧密 特种加工方法和复合加工方法的出现 加工检测一体化,3、
2、精密与超精密加工的应用与进展,超精密加工研究范畴：（关键技术） 超精密加工方法 超精密加工刀具 超精密加工设备 超精密加工环境 超精密加工精度的在线检测及计量测试,3、精密与超精密加工的应用与进展,美国是研究最早的国家，处于世界领先地位，以民品应用为主要对象 英国的克兰菲尔德精密工程研究所有较高声誉 日本起步较晚，发展最快，以发展国防尖端技术为主要目标。 我国在70年代末期有长足进步，80年代中期出现了具有世界水平的超精密机床和部件,二、超精密加工方法,1、去除加工（分离加工）,从工件上去除一部分材料。,超精密切削加工形面示例 （图为各种镜面切削加工的形面）,2、结合加工,利用物理和化学方法，
3、将不同材料结合在一起。按结合的机理、方法、强弱等，分为附着、注入和连接三种。,3、变形加工（流动加工）,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。,三、精密加工技术,1、精密磨削和研磨技术,图3- 15 ELID镜面磨削的原理图,三、精密加工技术,2、非球曲面精密加工技术,图3- 16磁流体抛光,三、精密加工技术,精密曲面气囊抛光技术,图3- 17 Zeeko气囊抛光,四、超 精 密 加 工 材 料,五、超精密加工技术,1、超精密切削,图3- 18 超精密切削的分子动力学模拟,五、超精密加工技术,2、超精密磨削 3、超精密研磨与抛光,表3- 3 几种典型的超精密加工技
4、术对比,六、超精密加工刀具,刀具要求：能均匀去除不大于工件加工精度，且厚度极薄的金属层或非金属层 刀具种类：金刚石刀具； 超精密磨削砂轮,金刚石刀具,1、金刚石刀头的特性： 颜色：有红色和绿色等多种颜色，其硬度随颜色而不同； 硬度：显微硬度值比其他物质高许多； 热传导率：在矿物中最大。,金刚石刀具,2、金刚石刀头的制造： 成形：采用研磨加工方法； 研磨方法：用空气轴承的研磨机； 特殊刀头的形状,超精密磨削砂轮,超精密磨削质量控制方面的首要因素： 砂轮磨料：应与工件材料选配适当； 磨料粒度：具备形成微刃的粒度； 砂轮硬度：硬度中软。,七、超精密加工设备,超精密加工机床主要功能部件： 主轴及其驱动装置 导轨及进给驱动装置 微量进给装置,八、精密加工环境,超精密加工必须在超稳定的环境下进行。 超稳定环境：恒温、超净和防振。,九、超精密加工精度的在线检测及计量测试,对加工误差进行在线检测，实时建模与动态分析预报，再根据预报数据对误差源进行补偿，从而消除或减少加工误差。,