精密与超精密加工技术

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1、第二章精密与超精密加工技术一.概述二.超精密切削加工技术三.超精密磨削技术.超精密研磨抛光技术五、超精密加工装备与环境、概述1、精密和超精密加工技术的发展是从上世纪70年代开始，主要集中在美、日、英等国，精密和超精密加工在尖端技术和现代武器制造屮占非常重要的地位，是机械制造业最主要发展的方向之O2、精密和超精密加工技术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屮取得成功的关键技术。3、当代的超精密加工技术是现代制造技术的前沿，也是明天制造技术的基础。超精密加工是国家制造工业水平的重要标志之一。4、加工精度进化5、机械

2、工业提高加工精度的效益1）提問制造精度后可提岗产品的性能和质量，提尚其稳定性和可靠性；2）促进产品的小型化；3）增强零件的互换性，提高装配生产率，并促进自动化装配；6、在不同的历史时期，不同的科学技术发展水平情况下，对精密与超精密加工技术有不同的理解。1）精密和超精密加工是一个十分广泛的领域，它包括了所有能使零件的形状、位置和尺寸精度达到微米和亚微米范围的机械加工方法。2）精密和超精密只是相对而言，其间的界限随时间的推移而不断变化，因而精密和超精密在不同的吋期必须使用不同的尺度来区分。3）1983年日本的Taniguchi教授在考查了许多超精密加工实例的基

3、础上对超精密加工的现状进行完整的综述，并对其发展趋势进行了预测。7、超精密加工技术的现状1）超精密加工技术是一门综合性的系统工程，它的发展综合地利用了机床、工具、计量、环境技术、微电子技术、计算机技术、数控技术等的进步。2）精密加工和超精密加工已从单一的技术方法发展为制造系统工程，简称精密工程。它以人、技术、组织为基础，涉及超微量去除、结合、变形加工技术,高稳定性和高浄化的加工环境，检测与误差补偿，工况监测与质量控制，被加工材料等。二、超精密切削加工技术超精密切削技术是60年代发展起来的新技术，它在国防和尖端技术的发展中起着重要的作用；超精密切削是使用精密

4、的单晶天然金刚石刀具加工有色金属和非金属；超精密切削可代替研磨等很费工的精加工工序，不仅节省工时，还提高加工精度和表面质量。1.精密切削加工基础2.超精密切削刀具3.精密和超精密切削加工4.金刚石刀具的磨损1、精密切削加工基础1）切削过程刀具与工件相互作用的过程，其A的是将工件上多余材料切除并在高效低成本的前提下，使工件满足阁纸要求的形状、尺寸精度和表面质量。切削变形切削层金属在刀具作用下变成切屑大体可划分三个变形区。第一变形区（I）:品粒的剪切滑移，伴随产生加工硬化。第二变形区（II）:刀一屑接触区，切屑沿前刀面流出时受到挤压和摩擦，晶粒剪切滑移剧烈呈纤

5、维化；第三变形区（III）：已加工表面受到刀具刃u钝圆和后刀面挤压和摩擦，晶粒进一步剪切滑移。2）最小切削厚度①超精密切削时能达到的极限最小切削厚度和金刚石刀具刀刃锋锐度（刃口半径P值）有关和被切材料的物理力学性能有关；②从极限最小切削厚度与刀刃刃U关系，可看到极限临界点以上的被加工材料将堆积起来形成切屑，而以下的材料则经弹塑性变形，形成加工表面。2、精密切削刀具1）超精密切削对刀具的要求：①极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量。①刃口能磨得极其锋锐，刃口半径值极小，能实现超薄切削厚度。②刀刃无缺陷，切削时刃形将复制在被加工表面上，从而得到超光滑的镜面

6、。③与工件材料的抗粘性好、化学亲和性小、摩檫系数低，以得到极好的加工表面完整性。④不可替代的超精密切削刀具材料：单晶金刚石。2）金刚石晶莹美丽，光彩夺目，钻石是世界上最坚硬、成份最简单的宝石，它是由碳元素组成的、具立方结构的晶体。纯净的、单质状态的碳有三种，它们是金刚石、石墨和C60。它们是碳的三种同素异形体。金刚石晶体属立方晶系，是典型的原子品体，每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键，构成正四面体。3）金刚石分子是四面体叠加而成。由于碳原子之间结合很牢固所以金刚石很硬而且耐磨。①金刚石是0前自然界中最坚硬的物质。在以相对刻划为基础的摩氏

7、硬度级别屮，被列为最硬的十级。它的绝对硬度是刚玉的150倍，是石英的1500倍。努氏硬度（Knoophardness）可达10,400kg/mm2。②金刚石某些晶面的摩擦系数接近聚四氟乙烯（Teflon），空气中为0.05—0.10，而一般润滑用金属和石墨为0.10。4）化学性质：金刚石极其稳定①室温时抗所有酸、碱及熔剂，即使在高温时，也抗所有的酸腐蚀。②金刚石720°C在纯氧中燃烧，850°C在空气中燃烧。除高能量粒子外，在1000°C以下，只有强氧化剂才能有效地腐蚀金刚石。③在真空中，1500°C以上金刚石开始向石墨转变。④金刚石在加工过程中易和铁族元

8、素键合而金属化失效，与铁族金属冇较强的亲和力。5）金刚石晶体的解理