精密和超精密加工的课件

1、精密和超精密加工的课件精密和超精密加工的课件第一节 空气环境和热环境一、空气环境 表92 日常环境中空气的含尘量 表93 空气洁净度等级 表94 各洁净度级别的上限浓度 空气环境中主要应控制的品质除了洁净度之外，还有气流速度、压力和有害气体等。 第一节 空气环境和热环境一、空气环境 二、 热环境 热环境中主要应控制的品质为温度和湿度。 1)温度对机床的影响； 2)温度对工件加工精度的影响； 3)温度对测量的影响。恒温条件: 1)恒温基数 2)恒温精度 精密和超精密加工对环境的相对湿度也有一定的要求。相对湿度：空气中水蒸汽分压力和同温度下饱和水蒸汽分压力之比。它反映了湿空气中水蒸汽含量接近饱和的

2、程度。相对湿度值小，表示空气离饱和程度远，空气较为干燥，吸收水蒸汽能力强，相对湿度值大，表示空气接近饱和程度，空气较为潮湿，吸收水蒸汽能力弱。二、 热环境1、湿度过高，会产生许多对精密和超精密加工不利的因素相对湿度超过50时会使机床和仪器发生锈蚀，光学镜头出现霉斑，严重影响仪器设备的性能。相对湿度超过55时会使冷却水管壁上出现结露现象，假如是发生在精密装置的电路系统当中，将是引发各种事故的隐患。湿度太高时，空气中的水分子将把硅片表面粘着的尘埃化学吸附在表面上而难于清除。1、湿度过高，会产生许多对精密和超精密加工不利的因素2、相对湿度过低也不利于精密和超精密加工当相对湿度低于30%时，有些材料由

3、于干燥而变脆和易燃；静电力的作用使尘埃更易吸附于物体表面，某些半导体器件容易发生击穿。 一般情况下，相对湿度应控制在35到45之间，湿度的波动范围相应规定了10、5%和2%几个等级。当前精度要求非常严格的某些半导体工业已经需要将湿度度波动范围控制为1%，而且今后会更加严格。 2、相对湿度过低也不利于精密和超精密加工三、洁净室 洁净室：将室内空气中尘埃微粒、温度、湿度、压力流速和气流的分布形式及其形状等控制在一定范围内的房间。它为精密和超精密加工提供了必需的空气环境和热环境，是整个支撑环境的重要基础设施。1、实现空气净化的基本要求 (1)发尘量要小 (2)及时排除尘埃 (3)供给洁净的空气（形成

4、压差，外面的一般 空气进不去） 三、洁净室2、空气过滤器 空气过滤器是空气净化的关键设备。3、气流组织 主要作用：把已有的尘埃尽快而有效地排出去，并阻止外界尘埃进入。注意：在此过程中要防止尘埃二次飞扬，以减少尘埃对工艺过程的污染。工作区的气流速度应满足空气洁净度的要求。 洁净室的气流组织型式主要有乱流和层流两种型式。4、正压控制室内空气压力高于室外 5、温度和湿度的控制 2、空气过滤器 四、分层次的局部环境精密和超精密加工要求的支撑环境因行业不同而有所不同，即使是同一种行业，不同工序要求的环境也不相同。四、分层次的局部环境第二节 振动环境一、振动干扰的影响振动影响加工精度和表面质量。振动的振幅

5、和频率对加工都有影响。1)室内振动：人员行走产生的振动 设备振动产生的振动 物料搬运产生的振动 辅助设施产生的振动2)室外振动：交通运输产生的振动 工厂生产产生的振动 建设施工产生的振动 辅助设备产生的振动3)自然界振动：常时微动及风等第二节 振动环境一、振动干扰的影响 二、振动干扰的消除1、内部振动干扰的消除防振 (1)提高设备回转零件的动平衡精度 (2)减少设备传动系统的振动干扰 (3)减少液压系统的干扰 (4)提高加工设备的抗振性2、外界振动干扰的消除隔振 二、振动干扰的消除第三节 噪声环境 一、噪声及其影响噪声：使人烦恼和对工作有妨碍的声音。组成：由各种不同频率和声强的声音杂乱无章地组

6、合而成的。噪声的影响主要是对操作工人的影响 衡量洁净室噪声的主要指标是： (1)把噪声使人产生的烦恼情绪分为 极安静、很安静、较安静、稍嫌吵闹，比较吵闹和极吵闹六个等级。(2)从三个方面评价噪声对工作效率的影响 集中精神高影响率、 动作准确性高影响率 工作速度高影响率。 一般噪声在70dB以下时对工作效率影响不大。(3)把噪声对综合通讯的干扰分为 清楚或满意、稍困难、困难、不可能四个等级。 资料表明在65dB以下时，能保证一般通话。第三节 噪声环境 一、噪声及其影响二、噪声源 空气动力噪声 机械噪声 电磁噪声 固体噪声 二、噪声源 三、噪声控制1、从噪声源入手，尽量减少噪声源或降低噪声辐射，包

7、括尽可能选用低速低噪声的加工设备和辅助设施，严格控制送风管道等空调系统中的气流速度，使用高质量、高性能的电器元件，远离外界的强噪声源，如公路、工厂、学校等，这些都是控制噪声源的有效措施。 2、在噪声传播的过程中采取控制措施，它们包括隔声吸声消声三、噪声控制第四节 其它环境一、光环境洁净室的照明方式有三种：一般照明。局部照明。混合照明。大多数的精密和超精密加工场合都是采用混合照明。光环境有两个主要指标：照度眩光第四节 其它环境一、光环境 1、照度：单位被照面积上接受的光通量（单位是Lx）。 加工时，操作越精细，光的照度就应该越高。 表911 最低照度值（我国标准） 2、眩光 眩光是衡量照明质量的

8、指标。它是由于在视线附近有高亮度光源、光泽表面反射出高亮度光源和极高的亮度对比等原因形成的。常用眩光常数G来表示，眩光常数G值越小，眩光越弱，人的感觉就越舒服。 表9-12 G值与眩光引起的不舒适程度之间的关系 1、照度：单位被照面积上接受的光通量（单位是Lx）。二、静电环境 洁净室里有许多产生静电的地方和场合。 产生和集聚的大量静电，有可能导致如下一些事故： 1)静电放电使人受到电击而产生不由自主的动作造成失误，甚至造成触电，碰伤、摔伤等二次伤害。 2)静电放电使元器件击穿，尤其是那些对静电放电十分灵敏的器件，损坏率极高。 3)静电放电产生的光可使胶片不正常感光，静电放电产生的热可使易燃物起

9、火和爆炸，静电放电产生的电磁波可使仪器出现干扰，设备出现误动作。 4)静电本身产生的力可使尘埃微粒吸附于表面而造成制品污染，粉尘堵塞等生产事故。 防止静电产生的措施：采用抗静电或经过抗静电处理的材料铺设地板、装饰墙壁；用高效的抗静电剂喷涂易产生和携带静电的材料和部位；用不易产生静电或经过抗静电处理布料做操作人员的洁净服。二、静电环境第五节 精密和超精密加工的环境设施针对精密和超精密加工对各项环境的要求，设计了相应的设施来满足这些要求：空气环境洁净室（最基本的）热环境恒温室、恒湿室振动环境隔振室噪声环境无响室：静电环境、电磁波环境防静电室、屏蔽室第五节 精密和超精密加工的环境设施针对精密和超精密加工对各在实现精密和超精密加工的支撑环境时，应当明确以下几个目标： 1)实现高性能的制造环境空间，它必须满足精密和超精密加工作业的各项严格要求； 2)降低环境设施的原始成本和维持运转这些设施的费用，追求经济性； 3)确保各项性能指标的稳定性，使作业生产能够连续稳定地进行； 4)必须考虑操作者的安全和对周围环境的污染，如噪声、振动、污水