文档介绍：先进制造技术
青岛科技大学机电学院
精密与超精密加工技术
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主要内容
精密与超精密加工概念
精密、超精密加工设备
加工工具和被加工材料
主要加工方法
精密、超精密加工环境
超精密加工发展趋势
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1. 概念
按加工精度,可将机械加工分为一般加工、精密加工、超精密加工。
精密加工:加工精度(包括尺寸精度和形位精度)~1μm,;
超精密加工:,,,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。
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超精密加工是以高精度为目标的技术,必须综合应用各种新技术、且在各方面要求精益求精。实现超精加工的主要条件包括以下各方面高新技术:
(1)超精密加工机床与装、夹具;
(2)超精密切削刀具、刀具材料、刀具刃磨技术;
(3)超精密加工工艺;
(4)超精密加工环境控制(包括恒温、隔振、洁净控制等)
(5)超精密加工的测控技术。
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2. 超精密加工的发展、应用
超精密加工技术是在20世纪50年代初美国用单刃金刚石车刀镜面切削铝合金和无氧铜开始的。
1977年日本精机学会精密机床研究委员会根据当时技术发展的要求,对机床的加工精度标准提出补充IT-1和IT-2两个等级(见下表),比原来最高精度等级IT-0提高了很多。
精度等级/μm
IT2
IT1
IT0
IT-1
IT-2
零
件
尺寸精度

圆度

圆柱度

平面度

表面粗糙度

机床
主轴跳动

运动直线度

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近年来,。随着大规模集成电路的发展及微机械的要求,,使超精密加工技术从亚微米级向纳米级发展。
1980年,美国国防部空军兵器研究所和LLNL实验室提出了POMA精度提高计划:。
当前已经有了纳米级加工记录,但还只是一种实验阶段的实验数据,。
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近年来,超精密加工技术的应用呈每年翻一番的增长率,这标志着精密、超精密加工技术已成为一个的主体。图1为精密与超精密加工的应用。
图1
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3. 超精密加工方法机理
根据加工方法的机理和特点,超精密加工方法可分为去除加工、结合加工和变形加工三大类。
图2 超精密加工方法、机理
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4 精密、超精密加工设备
加工机床是实现精密、超精密加工的首要条件。要实现超微量切削,必须配有微量移动工作台的微进给驱动装置和满足刀具角度微调的微量进给机构,并能实现数字控制。
(1)主轴及其驱动装置:主轴是超精密机床的圆度基准,要求极高的回转精度,~;还要有相应的刚度以抵抗受力变形。主轴广泛采用空气静压轴承,主轴驱动采用皮带卸载驱动和磁性联轴节驱动的系统。
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(2)导轨及其驱动装置:导轨是超精密机床的直线性基准,~。有滑动导轨、滚动导轨、液体静压导轨、空气静压导轨,用的最多的是液体静压导轨、空气静压导轨。利用静压支撑的摩擦驱动。
(3)微量进给装置:用于刀具微量调整,保证零件尺寸精度。有机械式、弹性变形式、热变形式、电致伸缩式、微致伸缩、流体膜变形微量进给装置。
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