《精密与超精密加工技术应用》学时

1、精密与超精密加工技术应用学时2 精密及超精密加工技术精密及超精密加工技术 关于本课程关于本课程3关于本课程关于本课程课程名称（中英文）：课程名称（中英文）： 精密与超精密加工技术精密与超精密加工技术 Precision and Ultra-precision Manufacturing Technology总总 学学 时：时：24 学学 分：分：适用对象适用对象: 机械专业本科机械专业本科课程性质：任选课课程性质：任选课 工科类机械设计与制造专业的专业课；工科类机械设计与制造专业的专业课； 也可作为是机械工程类学生、研究生扩展专业知识也可作为是机械工程类学生、研究生扩展专业知识 面、培养创新意

2、识的专业限选课和专业任选课程。面、培养创新意识的专业限选课和专业任选课程。4课程目的：课程目的： 介绍一些新的制造理念和技术；介绍一些新的制造理念和技术； 精密与超精密加工的概念、所处地位及发精密与超精密加工的概念、所处地位及发展现状；展现状； 所用的刀具与磨具、机床与工艺、检测方所用的刀具与磨具、机床与工艺、检测方法的基本原理等理念和技术；法的基本原理等理念和技术； 掌握有关这些方面的知识，培养解决生产掌握有关这些方面的知识，培养解决生产与科研实际问题的能力。与科研实际问题的能力。5先修课程先修课程 已具备机械类专业主要课程基础知识：已具备机械类专业主要课程基础知识： 选修或自学过：选修或自

3、学过：机械制图机械制图金属工艺实习金属工艺实习机械制造基础机械制造基础金属切削机床金属切削机床金属切削原理及刀具金属切削原理及刀具机械制造工艺学机械制造工艺学机械制造生产实习机械制造生产实习等等6课程任务：课程任务： 了解和认识精密和超精密加工过程的一般现象及了解和认识精密和超精密加工过程的一般现象及基本规律；基本规律； 能按具体加工条件选择合理的加工方法，了解及能按具体加工条件选择合理的加工方法，了解及掌握不同方法技术的特点、应用场合；掌握不同方法技术的特点、应用场合； 了解及会初步选择与方法相适应的合适的设备、了解及会初步选择与方法相适应的合适的设备、工具、磨具、工艺参数、测量手段、支撑环

4、境；工具、磨具、工艺参数、测量手段、支撑环境； 了解精密和超精密加工的学科前沿及发展动态了解精密和超精密加工的学科前沿及发展动态 ，包括纳米技术、微细加工技术等概念和特点；了包括纳米技术、微细加工技术等概念和特点；了解需要的支撑环境技术等。解需要的支撑环境技术等。7课程主要内容课程主要内容第一讲：绪论及课程介绍第一讲：绪论及课程介绍 2第二讲：精密与超精密切削技术第二讲：精密与超精密切削技术 4第三讲：第三讲：精密与超精密磨削技术精密与超精密磨削技术 4第四讲：第四讲：超精密研磨与抛光技术超精密研磨与抛光技术 4第五讲：第五讲：精密与超精密加工的工艺装备精密与超精密加工的工艺装备 2第六讲：第

5、六讲：精密与超精密加工的测量技术精密与超精密加工的测量技术 2第七讲：第七讲：超精密加工的支撑环境技术超精密加工的支撑环境技术 2第八讲：第八讲：超精密加工典型零件超精密加工典型零件加工加工简介简介 4 课时合计课时合计 248推荐教材及参考资料推荐教材及参考资料1 袁哲俊袁哲俊,王先逵王先逵. 精密和超精密加工技术精密和超精密加工技术. 机械工业出版社机械工业出版社, 1999年年2 刘贺云刘贺云. 精密加工技术精密加工技术. 华中理工大学出版社华中理工大学出版社, 1991年年3 王先逵王先逵. 精密及超精密加工精密及超精密加工. 机械加工手册机械加工手册, 第第2卷卷, 14章章, 机械

6、工业出版机械工业出版社社, 1991年年4 现代加工技术丛书现代加工技术丛书 化学工业出版社化学工业出版社 5 李伯民李伯民. 赵波赵波 现代磨削技术现代磨削技术 机械工业出版社机械工业出版社 2003.6 6李长河，丁玉成李长河，丁玉成.先进制造工艺技术科学出版社先进制造工艺技术科学出版社 7王润孝王润孝. 先进制造技术导论先进制造技术导论 科学出版社科学出版社 8卢小平卢小平. 现代制造技术现代制造技术 清华大学出版社清华大学出版社 9徐耀信徐耀信. 机械加工工艺及现代制造技术机械加工工艺及现代制造技术 西南交通大学出版社西南交通大学出版社 10李梦群，庞学慧，王凡李梦群，庞学慧，王凡.

7、先进制造技术导论先进制造技术导论 国防出版社国防出版社 11李伟李伟. 先进制造技术导论先进制造技术导论机械工业出版社机械工业出版社 9 精密及超精密加工技术精密及超精密加工技术第一讲：精密及超精密加工技术概念第一讲：精密及超精密加工技术概念10一、一、研究对象：研究对象：什么是精密加工与超精密加工？什么是精密加工与超精密加工？相对概念，在不同阶段加工发展时期，加工精度和表相对概念，在不同阶段加工发展时期，加工精度和表面质量达到的程度，发展不同阶段的加工精度面质量达到的程度，发展不同阶段的加工精度；目前认为：目前认为： 精密加工：精密加工： 精度：精度： 0.11m， 超精密加工：超精密加工：

8、 精度：精度： ， Ra相对概念相对概念 瓦特改进蒸汽机瓦特改进蒸汽机 镗孔精度镗孔精度 1mm 20 世纪世纪 40 年代年代 最高精度最高精度 1m 20 世纪世纪 末及末及21世纪初世纪初 、中叶、中叶 精密加工：精密加工：，（亚微米），（亚微米） 超精密加工：超精密加工： 0.01m ，（纳米），（纳米）11二、与精密与超精密加工相关的概念二、与精密与超精密加工相关的概念1.亚微米加工亚微米加工：精度为：精度为m级的加工；级的加工；2.纳米加工纳米加工：加工精度达纳米级，纳米技术一般指：加工精度达纳米级，纳米技术一般指0.1100nm材料的设计、加工、检测、控制等一系列技术；材料的设计

9、、加工、检测、控制等一系列技术；3.微细加工微细加工：多指制造微小尺寸零件的生产，用于半导体元器：多指制造微小尺寸零件的生产，用于半导体元器件的生产，如光刻技术、微细加工等等；件的生产，如光刻技术、微细加工等等；但超微细加工加工的尺寸比微细加工尺寸更小，可达纳米级。但超微细加工加工的尺寸比微细加工尺寸更小，可达纳米级。4.光整加工光整加工：主要是指以提高零件表面质量，降低表面粗糙度、：主要是指以提高零件表面质量，降低表面粗糙度、和提高表面物化性能为主的加工方法。一般不以提高加工精和提高表面物化性能为主的加工方法。一般不以提高加工精度目的为主。如抛光、磁流变、磨料流加工。度目的为主。如抛光、磁流

10、变、磨料流加工。5.精整加工精整加工：即又能提高零件加工精度，又能提高零件表面质：即又能提高零件加工精度，又能提高零件表面质量的加工方法。如研磨、超级精磨、镜面磨削等手段的加工量的加工方法。如研磨、超级精磨、镜面磨削等手段的加工技术；技术； 12 零件 加 工 精 度 表面粗糙度 激光光学零件 形状误差 0.1m Ra 0.010.05m 多面镜 平面度误差 0.04m Ra 0.02m 磁头 平面度误差 0.04m Ra 0.02m 磁盘 波度 0.01 0.02m Ra 0.02m 雷达导波管 平面度垂直度误差 0.1m Ra 0.02m 卫星仪表轴承 圆柱度误差 0.01m Ra 0.0

11、02m 天体望远镜 形状误差 0.03m Ra 0.01m 几种典型精密零件的加工精度（位置误差）13 精密加工与超精密加工的发展（Taniguchi，1983）普通加工精密加工超精密加工超高精密磨床超精密研磨机离子束加工分子对位加工车床,铣床卡尺加工设备测量仪器精密车床磨床百分尺比较仪坐标镗床坐标磨床气动测微仪光学比较仪金刚石车床精密磨床光学磁尺电子比较仪超精密磨床精密研磨机激光测长仪圆度仪轮廓仪激光高精度测长仪扫描电镜电子线分析仪加工误差（m）10010110210-210-110-3190019201940196019802000年份14三、引起学科发展原因三、引起学科发展原因： 新、高

12、、精、尖产品要求；新、高、精、尖产品要求； （高技术及国防需求为主导）（高技术及国防需求为主导） 提高已有产品的性能与质量要求；提高已有产品的性能与质量要求； 产品的稳定性、可靠性、小型化要求；产品的稳定性、可靠性、小型化要求； 零件的互换性要求；零件的互换性要求； 设备装配及生产率要求；设备装配及生产率要求； 提高总体制造水平要求；提高总体制造水平要求； 15例子：例子：超精密加工的陀螺仪超精密加工的陀螺仪 精度提高可增加导弹的命中精度精度提高可增加导弹的命中精度 美国民兵洲际导弹系统陀螺仪精度美国民兵洲际导弹系统陀螺仪精度 0.030.05h，精度圆概率，精度圆概率500m；美美MX战略导

13、弹加工的精度高一个数量级，则命中概率战略导弹加工的精度高一个数量级，则命中概率 500m 提高到提高到50100m， 民兵民兵洲际导弹洲际导弹MX战略导弹战略导弹16民民兵兵洲洲际际导导弹弹MX战略导弹战略导弹民兵民兵洲际导弹洲际导弹17例子：例子：超精密加工的陀螺仪超精密加工的陀螺仪 精度提高可增加导弹的命中精度精度提高可增加导弹的命中精度 美国民兵洲际导弹系统陀螺仪精度美国民兵洲际导弹系统陀螺仪精度 0.030.05h，精度圆概率，精度圆概率500m；美美MX战略导弹加工的精度高一个数量级，则命中概率战略导弹加工的精度高一个数量级，则命中概率 500m 提高到提高到50100m， 一般认为

14、一般认为1kg重的陀螺转子，质量中心偏离对称轴，则会引起重的陀螺转子，质量中心偏离对称轴，则会引起100米的射程误差米的射程误差50米的轨道误差米的轨道误差导航用陀螺仪导航用陀螺仪陀螺仪工作示意图陀螺仪工作示意图航向陀螺仪结构原理航向陀螺仪结构原理18英国英国Rolls-Roycc公司资料公司资料 飞机发动机转子叶片精度飞机发动机转子叶片精度60m到到12m ，到，则压缩效率将发生，到，则压缩效率将发生“戏剧性改戏剧性改善善” 效率效率89%提高到提高到94%；传动齿轮的齿距误差减小可增加传递转矩传动齿轮的齿距误差减小可增加传递转矩目前：目前：3-6m，若降低到，若降低到1m，则单位重量所能传

15、递的转矩将提高近一倍；，则单位重量所能传递的转矩将提高近一倍；“飞行高度飞行高度”问题问题 磁头与磁盘之间高度影响存储量磁头与磁盘之间高度影响存储量 目前已达目前已达0.3m ，近期力争达到，近期力争达到 IBM开发的磁盘开发的磁盘 50年代末年代末300bit/cm282年年254万万bit/cm2 ， 提高了近提高了近10000倍；倍；常见惯性仪表零件的制造精度常见惯性仪表零件的制造精度 激光陀螺平面反射镜，平面度，以下激光陀螺平面反射镜，平面度，以下人造卫星的仪表轴承（真空无润滑轴承）人造卫星的仪表轴承（真空无润滑轴承） Ry=1nm（），圆度和圆（），圆度和圆柱度均以柱度均以nm来表示

16、来表示 波导管加工波导管加工 超精密车削内腔或超精密车削内腔或 端面端面Ra0.01m 平面度平面度0.1m 垂直度垂直度0.1 品质因素可达品质因素可达6000，而一般生产方法仅能到，而一般生产方法仅能到2000-400019集成电路集成度提高提高取决于超精密加工水平加工的最小线宽集成电路集成度提高提高取决于超精密加工水平加工的最小线宽 小规模小规模 10-12 电路数电路数 100元件元件/单位单位 最小线宽最小线宽 8m 中规模中规模 12-100 电路数电路数 100-1000 最小线宽最小线宽 6m 大规模大规模 100- 电路数电路数 1000- 最小线宽最小线宽 3-6m 超大规

17、模超大规模 电路数电路数 最小线宽最小线宽 0.1-2.5 m 已论证已论证 5nm的线宽在理论上是可行的线宽在理论上是可行 英国格拉斯哥大学于英国格拉斯哥大学于1985年以电子束加工技术加工出年以电子束加工技术加工出30nm线宽线宽 日本日本ERATO公司正加工公司正加工20nm线宽，硅基片上以黄金为导体线宽，硅基片上以黄金为导体 线距为线路板与线宽线距为线路板与线宽 集成度为集成度为600万的集成块万的集成块20精密与超精密加工目前水平：精密与超精密加工目前水平： 美国哈勃望远镜形状精度；美国哈勃望远镜形状精度； 超大规模集成电路最小线宽；超大规模集成电路最小线宽； 日本金刚石刀具刃口钝圆

18、半径达日本金刚石刀具刃口钝圆半径达2nm； 美国陀螺仪球圆度美国陀螺仪球圆度m，粗糙度，导弹命中精度控制在，粗糙度，导弹命中精度控制在50m范围内；范围内；（激光制导可达（激光制导可达3m范围内，取决于制导形式、精密加工的执行件）范围内，取决于制导形式、精密加工的执行件） 英国飞机发电机转子叶片加工误差从英国飞机发电机转子叶片加工误差从60m降至降至12m，发，发电机压缩效率从电机压缩效率从89%提高到提高到94%； 齿形误差从齿形误差从3-4m减小减小1m，单位重量齿轮箱扭矩可提高，单位重量齿轮箱扭矩可提高一倍一倍21四、精密与超精密加工分类四、精密与超精密加工分类（1）以传统加工理念分类）

19、以传统加工理念分类 1、超精密切削，以超精密金刚石刀具切削为、超精密切削，以超精密金刚石刀具切削为主解决各种镜面、反射镜等加工问题；主解决各种镜面、反射镜等加工问题； 2、精密和超精密磨削和研磨，解决集成电路、精密和超精密磨削和研磨，解决集成电路基片加工和高精度硬盘加工问题；基片加工和高精度硬盘加工问题； 3、（超）精密特种加工、（超）精密特种加工 非常规切、磨手段之非常规切、磨手段之外的加工技术；外的加工技术； 22结合加工 分类 加工机理 加工方法示例去除加工电物理加工 电火花加工（电火花成形，电火花线切割）电化学加工 电解加工、蚀刻、化学机械抛光力学加工 切削、磨削、研磨、抛光、超声加工

20、、喷射加工热蒸发（扩散、溶解） 电子束加工、激光加工附着加工注入加工化学 化学镀、化学气相沉积电化学 电镀、电铸热熔化 真空蒸镀、熔化镀化学 氧化、氮化、活性化学反映电化学 阳极氧化热熔化 掺杂、渗碳、烧结、晶体生长力物理 离子注入、离子束外延连续加工热物理 激光焊接、快速成形化学 化学粘接变形加工热流动 精密锻造、电子束流动加工、激光流动加工粘滞流动 精密铸造、压铸、注塑分子定向 液晶定向2.以加工件材料转移方法分类以加工件材料转移方法分类 233.以加工机理分类以加工机理分类1.传统加工技术为主的精密加工方法：多以去除法、传统加工技术为主的精密加工方法：多以去除法、及机械力为主的加工；如：

21、金刚石超精切削、金刚及机械力为主的加工；如：金刚石超精切削、金刚石微粉磨削、精磨、研磨、精研、抛光等；石微粉磨削、精磨、研磨、精研、抛光等；2. 特种超精加工方法：不以机械力为主的加工方法，特种超精加工方法：不以机械力为主的加工方法，依靠其它能量进行加工：如：精细电火花加工、微依靠其它能量进行加工：如：精细电火花加工、微细电解磨削、微细超声加工、离子加工、激光加工细电解磨削、微细超声加工、离子加工、激光加工等；等；3.复合超精密加工方法：传统精密加工方法复合、特复合超精密加工方法：传统精密加工方法复合、特种超精加工方法复合、以及传统精密加工方法与特种超精加工方法复合、以及传统精密加工方法与特种

22、超精加工方法复合等。机械化学抛光、精密电解种超精加工方法复合等。机械化学抛光、精密电解磨削、精密超声波磨削、精密超声珩磨等等；磨削、精密超声波磨削、精密超声珩磨等等； 244. 以加工工具和机理分类以加工工具和机理分类（1）刀具切削加工刀具切削加工：以去除法及机械力为主的加工；：以去除法及机械力为主的加工；如：如：精密、超精密车削；精密、超精密车削； 精密、超精密铣削；精密、超精密铣削； 精密、超精密镗削；精密、超精密镗削； 微细小孔钻削。微细小孔钻削。（2） 磨料加工磨料加工： 磨削：精磨、超精磨、砂带磨；磨削：精磨、超精磨、砂带磨； 研磨：精研、超精研磨、油石研磨、磁性研磨、滚动研磨；研磨

23、：精研、超精研磨、油石研磨、磁性研磨、滚动研磨； 抛光：精抛、弹性发射抛光、流体动力抛光、喷射抛光、磁流体抛光等；抛光：精抛、弹性发射抛光、流体动力抛光、喷射抛光、磁流体抛光等； 超精加工：珩磨：振动研磨；超精加工：珩磨：振动研磨；25磨料超精及精密加工简介磨料超精及精密加工简介 精整和光整加工精整和光整加工精整加工精整加工它是指精加工后从工件上切除很它是指精加工后从工件上切除很薄的材料层薄的材料层,以提高工件精度和减小表面粗糙以提高工件精度和减小表面粗糙度为目的的加工方法度为目的的加工方法 。例如：研磨和珩磨例如：研磨和珩磨 光整加工光整加工是指不切除或从工件上切除极薄是指不切除或从工件上切

24、除极薄材料层材料层,以减小工件表面粗糙度为目的的加工以减小工件表面粗糙度为目的的加工方法。方法。 例如：超级光磨和抛光例如：超级光磨和抛光 26 1.研磨研磨（1）加工原理）加工原理研磨是在研具与工件之间置以研磨剂研磨是在研具与工件之间置以研磨剂,对工件表面进行精整加工的方法。对工件表面进行精整加工的方法。 通过研磨剂的机械及化学作用通过研磨剂的机械及化学作用,对工件表面进行加工。对工件表面进行加工。组成：研具、工件、研磨剂。组成：研具、工件、研磨剂。研具：硬度低于工件，形状与工件相适应；研具：硬度低于工件，形状与工件相适应； 用铸铁、软钢、黄铜、塑料或硬木制造；用铸铁、软钢、黄铜、塑料或硬木

25、制造；工件：硬度高于研具；工件：硬度高于研具；研磨剂：磨料、研磨液和辅助填料等混合而成，研磨剂：磨料、研磨液和辅助填料等混合而成， 有液态、膏状和固态三种。有液态、膏状和固态三种。27研具研具研磨原理研磨原理28研磨、研磨、29 （2）研磨的特点及应用）研磨的特点及应用 特点特点:1)加工简单加工简单,不需复杂设备；不需复杂设备；2)可以达到高的尺寸精度、形状精度和小的表面粗糙可以达到高的尺寸精度、形状精度和小的表面粗糙度度,但不能提高工件各表面间的位置精度；但不能提高工件各表面间的位置精度；精磨时尺寸误差和形状误差可以小到；精磨时尺寸误差和形状误差可以小到；表面粗糙度表面粗糙度Ra值可达以下

26、；值可达以下；3)生产率较低生产率较低,加工余量一般不超过加工余量一般不超过mm；4)研磨剂易于飞溅研磨剂易于飞溅,污染环境。污染环境。 30 研磨应用研磨应用 各种表面：常见的表面如平面、圆柱面、圆各种表面：常见的表面如平面、圆柱面、圆锥面、螺纹表面、齿轮齿面等；锥面、螺纹表面、齿轮齿面等； 精密配合偶件精密配合偶件:如柱塞泵的柱塞与泵体、阀心与阀套等。如柱塞泵的柱塞与泵体、阀心与阀套等。 精密零件的最终加工精密零件的最终加工:如精密量块、量规、齿轮、钢球、喷油嘴、如精密量块、量规、齿轮、钢球、喷油嘴、精加工镜头、棱镜等。精加工镜头、棱镜等。精加工石英晶体、半导体晶体、陶瓷元件等。精加工石英

27、晶体、半导体晶体、陶瓷元件等。312.珩磨珩磨（1）加工原理）加工原理 珩磨是利珩磨是利用带有油石的用带有油石的珩磨头对孔进珩磨头对孔进行精整加工的行精整加工的方法。方法。 32珩磨头结构示意图珩磨头结构示意图珩磨头示意图珩磨头示意图33 （2）珩磨的特点和应用）珩磨的特点和应用 特点特点:1)生产率较高；生产率较高； 余量：铸铁为；余量：铸铁为； 钢件为；钢件为；2)精度高；精度高； 不能提高孔的位置精度。原因：珩磨头与机床不能提高孔的位置精度。原因：珩磨头与机床主轴浮动连接；主轴浮动连接；3)珩磨表面耐磨损；珩磨表面耐磨损；4)珩磨头结构较复杂；珩磨头结构较复杂；5)不宜加工有色金属不宜加

28、工有色金属。34 珩磨应用：珩磨应用： 珩磨主要用于孔的精整加工；珩磨主要用于孔的精整加工； 直径为直径为5500mm或更大的孔；或更大的孔； 能加工深孔；能加工深孔； 珩磨还可以加工外圆、平面、球面和齿面等；珩磨还可以加工外圆、平面、球面和齿面等； 应用普遍：大批大量或单件小批生产中；应用普遍：大批大量或单件小批生产中；典型零件：例如飞机、汽车、拖拉机发动机的汽典型零件：例如飞机、汽车、拖拉机发动机的汽缸、缸套、连杆以及液压油缸、炮筒等。缸、缸套、连杆以及液压油缸、炮筒等。 35 3.超级光磨超级光磨（1）加工原理）加工原理超级光磨是用装有细磨粒、超级光磨是用装有细磨粒、低硬度油石的磨头低硬

29、度油石的磨头,在一定压力下对工件表面在一定压力下对工件表面进行光整加工的方法。进行光整加工的方法。 36超级光磨加工外圆示意图超级光磨加工外圆示意图37 （2）超级光磨的特点及应用）超级光磨的特点及应用 特点特点:1)设备简单设备简单,操作方便；操作方便；2)加工余量极小加工余量极小,只留有只留有310m的加工余量；的加工余量；3)生产率较高；生产率较高；加工余量极小加工余量极小,加工时间很短加工时间很短,约为约为3060s；4)表面质量好；表面质量好；(Ra小于小于0.012m),复杂的交叉网纹复杂的交叉网纹,利于储油利于储油,表表面的耐磨性；面的耐磨性；5) 不能提高其尺寸精度和形位精度不

30、能提高其尺寸精度和形位精度.38 超级光磨应用超级光磨应用 汽车、内燃机零件；汽车、内燃机零件； 轴承、精密量具等小粗糙度表面零轴承、精密量具等小粗糙度表面零件；件； 它不仅能加工轴类零件的外圆柱面它不仅能加工轴类零件的外圆柱面,而且还能加工圆锥面、孔、平面和而且还能加工圆锥面、孔、平面和球面等。球面等。 39 4 抛光抛光（1） 加工原理加工原理 抛光是在高速旋转的抛光轮上涂以磨膏，抛光是在高速旋转的抛光轮上涂以磨膏，对工件表面进行光整加工的方法。对工件表面进行光整加工的方法。n抛光轮抛光轮用毛毡、橡胶、皮革或布做成。用毛毡、橡胶、皮革或布做成。n磨膏磨膏由磨料（氧化铬、氧化铁等）和由磨料（

31、氧化铬、氧化铁等）和 油酸、软脂等配制而成。油酸、软脂等配制而成。 4041 （2） 特点及应用特点及应用1）方便简单而经济；）方便简单而经济；2）容易对曲面进行加工；）容易对曲面进行加工；3）仅能提高表面质量，而不能提高）仅能提高表面质量，而不能提高加工精度；加工精度；4）劳动条件较差。）劳动条件较差。42（3）精密与超精密加工的特种加工方法：）精密与超精密加工的特种加工方法： 电火花加工：电火花成型、电火花线切割；电火花加工：电火花成型、电火花线切割； 电化学加工；电解加工、电铸、电化学加工；电解加工、电铸、 化学加工：蚀刻、化学铣削、化学加工：蚀刻、化学铣削、 超声加工：超声加工： 微波

32、加工：微波加工： 高能束加工：电子束加工、离子束加工、激光束加工、红外高能束加工：电子束加工、离子束加工、激光束加工、红外光加工；光加工； 复合加工：化学类：精密电解磨、研、抛复合加工：化学类：精密电解磨、研、抛 ； 超声类：精密超声车、磨、研、抛；超声类：精密超声车、磨、研、抛； 化学类：机械化学磨、研、化学机械抛化学类：机械化学磨、研、化学机械抛 ； 43五、精密与超精密加工的现状（前沿）：五、精密与超精密加工的现状（前沿）：1. 总体发展：总体发展： 设备情况设备情况 （国外领先较多）（国外领先较多） 单晶金刚石刀具进行超精切削，单晶金刚石刀具进行超精切削， 50年代年代 简单圆柱、球面

33、、平面简单圆柱、球面、平面 现正发展加工非球曲面，大型超精密零件切削现正发展加工非球曲面，大型超精密零件切削 表现：表现：中小型零件批量中小型零件批量大型超精密切削大型超精密切削 （美国领先）（美国领先） LLL实验室（实验室（Lowrence Livermore Laboratory） 1983年年 DTM-3型型 超精密金刚石车床超精密金刚石车床 2100mm 4500kg 1984年年 LODTM型型 超精密金刚石车床超精密金刚石车床 1625mm 1360kg44五、精密与超精密加工的现状（前沿）：五、精密与超精密加工的现状（前沿）：中小型零件中小型零件 磁盘磁盘 日本占有率日本占有率

34、 1984 1985 1987 1987 17% 24% 44% 49% 286 579 1442 1741（万片）（万片）机床机床 欧美等国生产欧美等国生产空气轴承主轴，高压液体静压轴承空气轴承主轴，高压液体静压轴承精密数学伺服方式精密数学伺服方式 激光干涉测量（激光干涉测量（CNC） nm级微位移级微位移 恒温油淋系统恒温油淋系统 油温油温 200.0005 45五、精密与超精密加工的现状（前沿）：五、精密与超精密加工的现状（前沿）：压电晶体误差补偿技术压电晶体误差补偿技术 可保证加工精度可保证加工精度 Philips公司公司 COLATH 英国英国 Cranfield 公司与公司与SER

35、C公司合作公司合作 OAGM2500（工作台（工作台2500*2500车磨测量等）车磨测量等）我国情况：我国情况： 沈阳、济南沈阳、济南 大型超精密车、球面车等也有较高水平；大型超精密车、球面车等也有较高水平； 但目前无高质量的超精数控金刚石车床但目前无高质量的超精数控金刚石车床2.金刚石刀具和超精切削机理研究金刚石刀具和超精切削机理研究 刀具要点：晶面的选择刀具要点：晶面的选择刀具研磨质量：（刀刃刃口半径刀具研磨质量：（刀刃刃口半径） 影响实际切削厚度，名义切削厚度影响实际切削厚度，名义切削厚度 值：值： 国外国外纳米级纳米级 国内国内 46五、精密与超精密加工的现状（前沿）：五、精密与超精密加工的现状（前沿）：刀具测量问题：刀具测量问题：SEM(扫描式电子显微镜扫描式电子显微镜) 测量是一个困难测量是一个困难其他机理研究：其他机理研究： 磨损问题，最小切削厚度，积屑瘤等磨损问