1、1主講：覃壽同主講：覃壽同 精密及超精密精密及超精密 加工技術(shù)加工技術(shù) 鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院答疑信箱：答疑信箱：2 精密及超精密加工技術(shù)精密及超精密加工技術(shù) 關(guān)于本課程關(guān)于本課程課程答疑信箱：課程答疑信箱：3關(guān)于本課程關(guān)于本課程課程名稱(chēng)（中英文）：課程名稱(chēng)（中英文）： 精密與超精密加工技術(shù)精密與超精密加工技術(shù) Precision and Ultra-precision Manufacturing Technology總總 學(xué)學(xué) 時(shí)：時(shí)：24 學(xué)學(xué) 分：分：1.5適用對(duì)象適用對(duì)象: 機(jī)械專(zhuān)業(yè)本科機(jī)械專(zhuān)業(yè)本科課程性質(zhì)：課程性質(zhì)：任選課任選課n 工科類(lèi)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)的工科類(lèi)機(jī)

2、械設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課專(zhuān)業(yè)課；n 也可作為是機(jī)械工程類(lèi)學(xué)生、研究生擴(kuò)展專(zhuān)業(yè)知識(shí)也可作為是機(jī)械工程類(lèi)學(xué)生、研究生擴(kuò)展專(zhuān)業(yè)知識(shí) 面、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的面、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的專(zhuān)業(yè)限選課專(zhuān)業(yè)限選課和和專(zhuān)業(yè)任選課專(zhuān)業(yè)任選課程。程。課程答疑信箱：課程答疑信箱：4課程目的：課程目的：n介紹一些新的制造理念和技術(shù)；介紹一些新的制造理念和技術(shù)；n精密與超精密加工的概念、所處地位及發(fā)精密與超精密加工的概念、所處地位及發(fā)展現(xiàn)狀；展現(xiàn)狀；n所用的刀具與磨具、機(jī)床與工藝、檢測(cè)方所用的刀具與磨具、機(jī)床與工藝、檢測(cè)方法的基本原理等理念和技術(shù)；法的基本原理等理念和技術(shù)；n掌握有關(guān)這些方面的知識(shí)，培養(yǎng)解決生產(chǎn)掌握有關(guān)這些方面的知識(shí)，

3、培養(yǎng)解決生產(chǎn)與科研實(shí)際問(wèn)題的能力。與科研實(shí)際問(wèn)題的能力。課程答疑信箱：課程答疑信箱：5先修課程先修課程n已具備機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)主要課程基礎(chǔ)知識(shí)：已具備機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)主要課程基礎(chǔ)知識(shí)：n選修或自學(xué)過(guò)：選修或自學(xué)過(guò)：機(jī)械制圖機(jī)械制圖金屬工藝實(shí)習(xí)金屬工藝實(shí)習(xí)機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)金屬切削機(jī)床金屬切削機(jī)床金屬切削原理及刀具金屬切削原理及刀具機(jī)械制造工藝學(xué)機(jī)械制造工藝學(xué)機(jī)械制造生產(chǎn)實(shí)習(xí)機(jī)械制造生產(chǎn)實(shí)習(xí)等等課程答疑信箱：課程答疑信箱：6課程任務(wù)：課程任務(wù)：n了解和認(rèn)識(shí)精密和超精密加工過(guò)程的一般現(xiàn)象及了解和認(rèn)識(shí)精密和超精密加工過(guò)程的一般現(xiàn)象及基本規(guī)律；基本規(guī)律；n能按具體加工條件選擇合理的加工方法，了解及能按具體加

4、工條件選擇合理的加工方法，了解及掌握不同方法技術(shù)的特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合；掌握不同方法技術(shù)的特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合；n了解及會(huì)初步選擇與方法相適應(yīng)的合適的設(shè)備、了解及會(huì)初步選擇與方法相適應(yīng)的合適的設(shè)備、工具、磨具、工藝參數(shù)、測(cè)量手段、支撐環(huán)境；工具、磨具、工藝參數(shù)、測(cè)量手段、支撐環(huán)境；n了解精密和超精密加工的學(xué)科前沿及發(fā)展動(dòng)態(tài)了解精密和超精密加工的學(xué)科前沿及發(fā)展動(dòng)態(tài) ，包括納米技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)等概念和特點(diǎn)；了包括納米技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)等概念和特點(diǎn)；了解需要的支撐環(huán)境技術(shù)等。解需要的支撐環(huán)境技術(shù)等。課程答疑信箱：課程答疑信箱：7課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容第一講：緒論及課程介紹第一講：緒論及課程介紹 2第二講：精

5、密與超精密切削技術(shù)第二講：精密與超精密切削技術(shù) 4第三講：第三講：精密與超精密磨削技術(shù)精密與超精密磨削技術(shù) 4第四講：第四講：超精密研磨與拋光技術(shù)超精密研磨與拋光技術(shù) 4第五講：第五講：精密與超精密加工的工藝裝備精密與超精密加工的工藝裝備 2第六講：第六講：精密與超精密加工的測(cè)量技術(shù)精密與超精密加工的測(cè)量技術(shù) 2第七講：第七講：超精密加工的支撐環(huán)境技術(shù)超精密加工的支撐環(huán)境技術(shù) 2第八講：第八講：超精密加工典型零件超精密加工典型零件加工加工簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 4 課時(shí)合計(jì)課時(shí)合計(jì) 24課程答疑信箱：課程答疑信箱：8推薦教材及參考資料推薦教材及參考資料1 袁哲俊袁哲俊,王先逵王先逵. 精密和超精密加工技術(shù)精

6、密和超精密加工技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社, 1999年年2 劉賀云劉賀云. 精密加工技術(shù)精密加工技術(shù). 華中理工大學(xué)出版社華中理工大學(xué)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. 機(jī)械加工手冊(cè)機(jī)械加工手冊(cè), 第第2卷卷, 14章章, 機(jī)械工業(yè)出機(jī)械工業(yè)出版社版社, 1991年年4 現(xiàn)代加工技術(shù)叢書(shū)現(xiàn)代加工技術(shù)叢書(shū) 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 2004.15 李伯民李伯民. 趙波趙波 現(xiàn)代磨削技術(shù)現(xiàn)代磨削技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 2003.6 6李長(zhǎng)河，丁玉成李長(zhǎng)河，丁玉成.先進(jìn)制造工藝技術(shù)科學(xué)出版社先進(jìn)制造工藝技術(shù)科學(xué)出版社 2011.37

7、王潤(rùn)孝王潤(rùn)孝. 先進(jìn)制造技術(shù)導(dǎo)論先進(jìn)制造技術(shù)導(dǎo)論 科學(xué)出版社科學(xué)出版社 2004.48盧小平盧小平. 現(xiàn)代制造技術(shù)現(xiàn)代制造技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社 2003.109徐耀信徐耀信. 機(jī)械加工工藝及現(xiàn)代制造技術(shù)機(jī)械加工工藝及現(xiàn)代制造技術(shù) 西南交通大學(xué)出版社西南交通大學(xué)出版社 2005.210李夢(mèng)群，龐學(xué)慧，王凡李夢(mèng)群，龐學(xué)慧，王凡. 先進(jìn)制造技術(shù)導(dǎo)論先進(jìn)制造技術(shù)導(dǎo)論 國(guó)防出版社國(guó)防出版社 2005.511李偉李偉. 先進(jìn)制造技術(shù)導(dǎo)論先進(jìn)制造技術(shù)導(dǎo)論機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 2005.89 精密及超精密加工技術(shù)精密及超精密加工技術(shù)第一講：精密及超精密加工技術(shù)概念第一講：精密及超精密加工

8、技術(shù)概念課程答疑信箱：課程答疑信箱：10一、一、研究對(duì)象：研究對(duì)象：什么是精密加工與超精密加工？什么是精密加工與超精密加工？相對(duì)概念，在不同階段加工發(fā)展時(shí)期，加工精度和表相對(duì)概念，在不同階段加工發(fā)展時(shí)期，加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到的程度，發(fā)展不同階段的加工精度面質(zhì)量達(dá)到的程度，發(fā)展不同階段的加工精度；目前認(rèn)為：目前認(rèn)為：n精密加工：精密加工： 精度：精度： 0.11m， Ra 0.020.1mn超精密加工：超精密加工： 精度：精度： 0.1m， Ra0.01m相對(duì)概念相對(duì)概念n 瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī)瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī) 鏜孔精度鏜孔精度 1mmn 20 世紀(jì)世紀(jì) 40 年代年代 最高精度最高精度 1mn 20

9、 世紀(jì)世紀(jì) 末及末及21世紀(jì)初世紀(jì)初 、中葉、中葉 n 精密加工：精密加工：0.1m，Ra 0.01m（亞微米）（亞微米）n 超精密加工：超精密加工： 0.01m ，Ra 0.001m（納米）（納米）課程答疑信箱：課程答疑信箱：11二、與精密與超精密加工相關(guān)的概念二、與精密與超精密加工相關(guān)的概念1.亞微米加工亞微米加工：精度為：精度為0.1m級(jí)的加工；級(jí)的加工；2.納米加工納米加工：加工精度達(dá)納米級(jí)，納米技術(shù)一般指：加工精度達(dá)納米級(jí)，納米技術(shù)一般指0.1100nm材料的設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、控制等一系列技術(shù)；材料的設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、控制等一系列技術(shù)；3.微細(xì)加工微細(xì)加工：多指制造微小尺寸零件的生產(chǎn)

10、，用于半導(dǎo)體元器：多指制造微小尺寸零件的生產(chǎn)，用于半導(dǎo)體元器件的生產(chǎn)，如光刻技術(shù)、微細(xì)加工等等；件的生產(chǎn)，如光刻技術(shù)、微細(xì)加工等等；但超微細(xì)加工加工的尺寸比微細(xì)加工尺寸更小，可達(dá)納米級(jí)。但超微細(xì)加工加工的尺寸比微細(xì)加工尺寸更小，可達(dá)納米級(jí)。4.光整加工光整加工：主要是指以提高零件表面質(zhì)量，降低表面粗糙度、：主要是指以提高零件表面質(zhì)量，降低表面粗糙度、和提高表面物化性能為主的加工方法。一般不以提高加工精和提高表面物化性能為主的加工方法。一般不以提高加工精度目的為主。如拋光、磁流變、磨料流加工。度目的為主。如拋光、磁流變、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，又能提高零件表面質(zhì)

11、：即又能提高零件加工精度，又能提高零件表面質(zhì)量的加工方法。如研磨、超級(jí)精磨、鏡面磨削等手段的加工量的加工方法。如研磨、超級(jí)精磨、鏡面磨削等手段的加工技術(shù)；技術(shù)； 課程答疑信箱：課程答疑信箱：12 零件 加 工 精 度 表面粗糙度 激光光學(xué)零件 形狀誤差 0.1m Ra 0.010.05m 多面鏡 平面度誤差 0.04m Ra 0.02m 磁頭 平面度誤差 0.04m Ra 0.02m 磁盤(pán) 波度 0.01 0.02m Ra 0.02m 雷達(dá)導(dǎo)波管 平面度垂直度誤差 0.1m Ra 0.02m 衛(wèi)星儀表軸承 圓柱度誤差 0.01m Ra 0.002m 天體望遠(yuǎn)鏡 形狀誤差 0.03m Ra 0.

12、01m 幾種典型精密零件的加工精度（位置誤差）課程答疑信箱：課程答疑信箱：13 精密加工與超精密加工的發(fā)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機(jī)離子束加工分子對(duì)位加工車(chē)床,銑床卡尺加工設(shè)備測(cè)量?jī)x器精密車(chē)床磨床百分尺比較儀坐標(biāo)鏜床坐標(biāo)磨床氣動(dòng)測(cè)微儀光學(xué)比較儀金剛石車(chē)床精密磨床光學(xué)磁尺電子比較儀超精密磨床精密研磨機(jī)激光測(cè)長(zhǎng)儀圓度儀輪廓儀激光高精度測(cè)長(zhǎng)儀掃描電鏡電子線分析儀加工誤差（m）10010110210-210-110-3190019201940196019802000年份課程答疑信箱：課程答疑信箱：14三、引起學(xué)科發(fā)展原因三、引起學(xué)科發(fā)展原因：n

13、新、高、精、尖產(chǎn)品要求；新、高、精、尖產(chǎn)品要求； （高技術(shù)及國(guó)防需求為主導(dǎo)）（高技術(shù)及國(guó)防需求為主導(dǎo)）n 提高已有產(chǎn)品的性能與質(zhì)量要求；提高已有產(chǎn)品的性能與質(zhì)量要求；n 產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性、小型化要求；產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性、小型化要求；n 零件的互換性要求；零件的互換性要求；n 設(shè)備裝配及生產(chǎn)率要求；設(shè)備裝配及生產(chǎn)率要求；n 提高總體制造水平要求；提高總體制造水平要求；n 課程答疑信箱：課程答疑信箱：15例子：例子：超精密加工的陀螺儀超精密加工的陀螺儀 精度提高可增加導(dǎo)彈的命中精度精度提高可增加導(dǎo)彈的命中精度n 美國(guó)民兵洲際導(dǎo)彈系統(tǒng)陀螺儀精度美國(guó)民兵洲際導(dǎo)彈系統(tǒng)陀螺儀精度 0.030.05h

14、，精度圓概率，精度圓概率500m；n美美MX戰(zhàn)略導(dǎo)彈加工的精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)，則命中概率戰(zhàn)略導(dǎo)彈加工的精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)，則命中概率 500m 提高到提高到50100m， 民兵民兵洲際導(dǎo)彈洲際導(dǎo)彈MX戰(zhàn)略導(dǎo)彈戰(zhàn)略導(dǎo)彈課程答疑信箱：課程答疑信箱：16民民兵兵洲洲際際導(dǎo)導(dǎo)彈彈MX戰(zhàn)略導(dǎo)彈戰(zhàn)略導(dǎo)彈民兵民兵洲際導(dǎo)彈洲際導(dǎo)彈課程答疑信箱：課程答疑信箱：17例子：例子：超精密加工的陀螺儀超精密加工的陀螺儀 精度提高可增加導(dǎo)彈的命中精度精度提高可增加導(dǎo)彈的命中精度n 美國(guó)民兵洲際導(dǎo)彈系統(tǒng)陀螺儀精度美國(guó)民兵洲際導(dǎo)彈系統(tǒng)陀螺儀精度 0.030.05h，精度圓概率，精度圓概率500m；n美美MX戰(zhàn)略導(dǎo)彈加工的精度高一

15、個(gè)數(shù)量級(jí)，則命中概率戰(zhàn)略導(dǎo)彈加工的精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)，則命中概率 500m 提高到提高到50100m， 一般認(rèn)為一般認(rèn)為1kg重的陀螺轉(zhuǎn)子，質(zhì)量中心偏離對(duì)稱(chēng)軸重的陀螺轉(zhuǎn)子，質(zhì)量中心偏離對(duì)稱(chēng)軸0.5nm，則會(huì)引起，則會(huì)引起100米的射米的射程誤差程誤差50米的軌道誤差米的軌道誤差導(dǎo)航用陀螺儀導(dǎo)航用陀螺儀陀螺儀工作示意圖陀螺儀工作示意圖航向陀螺儀結(jié)構(gòu)原理航向陀螺儀結(jié)構(gòu)原理課程答疑信箱：課程答疑信箱：18英國(guó)英國(guó)Rolls-Roycc公司資料公司資料 飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片精度葉片精度60m到到12m ，Ra0.5到到0.2m，則壓縮效率將發(fā)，則壓縮效率將發(fā)生生“戲劇性改善戲劇性改善” 效率

16、效率89%提高到提高到94%；傳動(dòng)齒輪的齒距誤差減小可增加傳遞轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)齒輪的齒距誤差減小可增加傳遞轉(zhuǎn)矩目前：目前：3-6m，若降低到，若降低到1m，則單位重量所能傳遞的，則單位重量所能傳遞的轉(zhuǎn)矩將提高近一倍轉(zhuǎn)矩將提高近一倍；“飛行高度飛行高度”問(wèn)題問(wèn)題 磁頭與磁盤(pán)之間高度影響存儲(chǔ)量磁頭與磁盤(pán)之間高度影響存儲(chǔ)量 目前已達(dá)目前已達(dá)0.3m ，近期力爭(zhēng)達(dá)到，近期力爭(zhēng)達(dá)到0.15m IBM開(kāi)發(fā)的磁盤(pán)開(kāi)發(fā)的磁盤(pán) 50年代末年代末300bit/cm282年年254萬(wàn)萬(wàn)bit/cm2 ， 提高了近提高了近10000倍；倍；常見(jiàn)慣性?xún)x表零件的制造精度常見(jiàn)慣性?xún)x表零件的制造精度n 激光陀螺平面反射鏡，平面度激光

17、陀螺平面反射鏡，平面度0.03-0.06m，Ra0.012以下以下n人造衛(wèi)星的儀表軸承（真空無(wú)潤(rùn)滑軸承）人造衛(wèi)星的儀表軸承（真空無(wú)潤(rùn)滑軸承） Ry=1nm（0.001m），），圓度和圓柱度均以圓度和圓柱度均以nm來(lái)表示來(lái)表示n 波導(dǎo)管加工波導(dǎo)管加工 超精密車(chē)削內(nèi)腔超精密車(chē)削內(nèi)腔Ra=0.01-0.02m或或0.01 端面端面Ra0.01m 平面度平面度0.1m 垂直度垂直度0.1 品質(zhì)因素可達(dá)品質(zhì)因素可達(dá)6000，而一般生產(chǎn)方法僅能到，而一般生產(chǎn)方法僅能到2000-4000課程答疑信箱：課程答疑信箱：19集成電路集成度提高提高取決于超精密加工水平加工的最小線寬集成電路集成度提高提高取決于超精密

18、加工水平加工的最小線寬 小規(guī)模小規(guī)模 10-12 電路數(shù)電路數(shù) 100元件元件/單位單位 最小線寬最小線寬 8m 中規(guī)模中規(guī)模 12-100 電路數(shù)電路數(shù) 100-1000 最小線寬最小線寬 6m 大規(guī)模大規(guī)模 100- 電路數(shù)電路數(shù) 1000- 最小線寬最小線寬 3-6m 超大規(guī)模超大規(guī)模 電路數(shù)電路數(shù) 最小線寬最小線寬 0.1-2.5 m 已論證已論證 5nm的線寬在理論上是可行的線寬在理論上是可行n 英國(guó)格拉斯哥大學(xué)于英國(guó)格拉斯哥大學(xué)于1985年以電子束加工技術(shù)加工出年以電子束加工技術(shù)加工出30nm線寬線寬n 日本日本ERATO公司正加工公司正加工20nm線寬，硅基片上以黃金為導(dǎo)體線寬，

19、硅基片上以黃金為導(dǎo)體 線距為線距為0.2mm線路板與線寬線路板與線寬 集成度為集成度為600萬(wàn)的集成塊萬(wàn)的集成塊課程答疑信箱：課程答疑信箱：20精密與超精密加工目前水平：精密與超精密加工目前水平： 美國(guó)哈勃望遠(yuǎn)鏡形狀精度美國(guó)哈勃望遠(yuǎn)鏡形狀精度0.01m； 超大規(guī)模集成電路最小線寬超大規(guī)模集成電路最小線寬0.1m； 日本金剛石刀具刃口鈍圓半徑達(dá)日本金剛石刀具刃口鈍圓半徑達(dá)2nm； 美國(guó)陀螺儀球圓度美國(guó)陀螺儀球圓度0.1m，粗糙度，粗糙度Ra0.01m，導(dǎo)彈命中，導(dǎo)彈命中精度控制在精度控制在50m范圍內(nèi)；范圍內(nèi)；（激光制導(dǎo)可達(dá)（激光制導(dǎo)可達(dá)3m范圍內(nèi)，取決于范圍內(nèi)，取決于制導(dǎo)形式、精密加工制導(dǎo)形式

20、、精密加工的執(zhí)行件）的執(zhí)行件） 英國(guó)飛機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片加工誤差從英國(guó)飛機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片加工誤差從60m降至降至12m，發(fā)電機(jī)壓縮效率從發(fā)電機(jī)壓縮效率從89%提高到提高到94%； 齒形誤差從齒形誤差從3-4m減小減小1m，單位重量齒輪箱扭矩可提高，單位重量齒輪箱扭矩可提高一倍一倍課程答疑信箱：課程答疑信箱：21四、精密與超精密加工分類(lèi)四、精密與超精密加工分類(lèi)（1）以傳統(tǒng)加工理念分類(lèi)）以傳統(tǒng)加工理念分類(lèi) 1、超精密切削，以超精密金剛石刀具切削為、超精密切削，以超精密金剛石刀具切削為主解決各種鏡面、反射鏡等加工問(wèn)題；主解決各種鏡面、反射鏡等加工問(wèn)題； 2、精密和超精密磨削和研磨，解決集成電路、精密和

21、超精密磨削和研磨，解決集成電路基片加工和高精度硬盤(pán)加工問(wèn)題；基片加工和高精度硬盤(pán)加工問(wèn)題； 3、（超）精密特種加工、（超）精密特種加工 非常規(guī)切、磨手段之非常規(guī)切、磨手段之外的加工技術(shù)；外的加工技術(shù)； 課程答疑信箱：課程答疑信箱：22結(jié)合加工 分類(lèi) 加工機(jī)理 加工方法示例去除加工電物理加工 電火花加工（電火花成形，電火花線切割）電化學(xué)加工 電解加工、蝕刻、化學(xué)機(jī)械拋光力學(xué)加工 切削、磨削、研磨、拋光、超聲加工、噴射加工熱蒸發(fā)（擴(kuò)散、溶解） 電子束加工、激光加工附著加工注入加工化學(xué) 化學(xué)鍍、化學(xué)氣相沉積電化學(xué) 電鍍、電鑄熱熔化 真空蒸鍍、熔化鍍化學(xué) 氧化、氮化、活性化學(xué)反映電化學(xué) 陽(yáng)極氧化熱熔化

22、 摻雜、滲碳、燒結(jié)、晶體生長(zhǎng)力物理 離子注入、離子束外延連續(xù)加工熱物理 激光焊接、快速成形化學(xué) 化學(xué)粘接變形加工熱流動(dòng) 精密鍛造、電子束流動(dòng)加工、激光流動(dòng)加工粘滯流動(dòng) 精密鑄造、壓鑄、注塑分子定向 液晶定向2.以加工件材料轉(zhuǎn)移方法分類(lèi)以加工件材料轉(zhuǎn)移方法分類(lèi) 課程答疑信箱：課程答疑信箱：233.以加工機(jī)理分類(lèi)以加工機(jī)理分類(lèi)1.傳統(tǒng)加工技術(shù)為主的精密加工方法傳統(tǒng)加工技術(shù)為主的精密加工方法：多以去除法、：多以去除法、及機(jī)械力為主的加工；如：金剛石超精切削、金剛及機(jī)械力為主的加工；如：金剛石超精切削、金剛石微粉磨削、精磨、研磨、精研、拋光等；石微粉磨削、精磨、研磨、精研、拋光等；2. 特種超精加工方

23、法特種超精加工方法：不以機(jī)械力為主的加工方法，：不以機(jī)械力為主的加工方法，依靠其它能量進(jìn)行加工：如：精細(xì)電火花加工、微依靠其它能量進(jìn)行加工：如：精細(xì)電火花加工、微細(xì)電解磨削、微細(xì)超聲加工、離子加工、激光加工細(xì)電解磨削、微細(xì)超聲加工、離子加工、激光加工等；等；3.復(fù)合超精密加工方法復(fù)合超精密加工方法：傳統(tǒng)精密加工方法復(fù)合、特：傳統(tǒng)精密加工方法復(fù)合、特種超精加工方法復(fù)合、以及傳統(tǒng)精密加工方法與特種超精加工方法復(fù)合、以及傳統(tǒng)精密加工方法與特種超精加工方法復(fù)合等。機(jī)械化學(xué)拋光、精密電解種超精加工方法復(fù)合等。機(jī)械化學(xué)拋光、精密電解磨削、精密超聲波磨削、精密超聲珩磨等等；磨削、精密超聲波磨削、精密超聲珩磨

24、等等； 課程答疑信箱：課程答疑信箱：244. 以加工工具和機(jī)理分類(lèi)以加工工具和機(jī)理分類(lèi)（1）刀具切削加工刀具切削加工：以去除法及機(jī)械力為主的加工；：以去除法及機(jī)械力為主的加工；如：如：精密、超精密車(chē)削；精密、超精密車(chē)削； 精密、超精密銑削；精密、超精密銑削； 精密、超精密鏜削；精密、超精密鏜削； 微細(xì)小孔鉆削。微細(xì)小孔鉆削。（2） 磨料加工磨料加工： 磨削磨削：精磨、超精磨、砂帶磨；：精磨、超精磨、砂帶磨； 研磨研磨：精研、超精研磨、油石研磨、磁性研磨、滾動(dòng)研磨；：精研、超精研磨、油石研磨、磁性研磨、滾動(dòng)研磨； 拋光拋光：精拋、彈性發(fā)射拋光、流體動(dòng)力拋光、噴射拋光、磁流體拋光等；：精拋、彈性發(fā)

25、射拋光、流體動(dòng)力拋光、噴射拋光、磁流體拋光等； 超精加工：珩磨：振動(dòng)研磨；超精加工：珩磨：振動(dòng)研磨；課程答疑信箱：課程答疑信箱：25磨料超精及精密加工簡(jiǎn)介磨料超精及精密加工簡(jiǎn)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從工件上它是指精加工后從工件上切除很切除很薄薄的材料層的材料層,以提高工件精度和減小表面粗糙以提高工件精度和減小表面粗糙度為目的的加工方法度為目的的加工方法 。例如：例如：研磨研磨和和珩磨珩磨 光整加工光整加工是指是指不切除不切除或從工件上或從工件上切除極薄切除極薄材料層材料層,以減小工件表面粗糙度為目的的加工以減小工件表面粗糙度為目的的加工方法。方法。 例如：

26、例如：超級(jí)光磨超級(jí)光磨和和拋光拋光 課程答疑信箱：課程答疑信箱：26 1.研磨研磨（1）加工原理加工原理研磨是在研具與工件之間置以研磨劑研磨是在研具與工件之間置以研磨劑,對(duì)工件表面進(jìn)行精整加工的方法。對(duì)工件表面進(jìn)行精整加工的方法。 通過(guò)研磨劑的機(jī)械及化學(xué)作用通過(guò)研磨劑的機(jī)械及化學(xué)作用,對(duì)工件表面進(jìn)行加工。對(duì)工件表面進(jìn)行加工。組成：組成：研具、工件、研磨劑。研具、工件、研磨劑。研具研具：硬度低于工件，形狀與工件相適應(yīng)；：硬度低于工件，形狀與工件相適應(yīng)； 用鑄鐵、軟鋼、黃銅、塑料或硬木制造；用鑄鐵、軟鋼、黃銅、塑料或硬木制造；工件：工件：硬度高于研具；硬度高于研具；研磨劑：研磨劑：磨料、研磨液和輔

27、助填料等混合而成，磨料、研磨液和輔助填料等混合而成， 有液態(tài)、膏狀和固態(tài)三種。有液態(tài)、膏狀和固態(tài)三種。課程答疑信箱：課程答疑信箱：27研具研具研磨原理研磨原理課程答疑信箱：課程答疑信箱：28研磨、研磨、課程答疑信箱：課程答疑信箱：29 （2）研磨的特點(diǎn)及應(yīng)用）研磨的特點(diǎn)及應(yīng)用 特點(diǎn)特點(diǎn):1)加工簡(jiǎn)單加工簡(jiǎn)單,不需復(fù)雜設(shè)備；不需復(fù)雜設(shè)備；2)可以達(dá)到高的尺寸精度、形狀精度和小的表面粗糙可以達(dá)到高的尺寸精度、形狀精度和小的表面粗糙度度,但不能提高工件各表面間的位置精度；但不能提高工件各表面間的位置精度；精磨時(shí)尺寸誤差和形狀誤差可以小到精磨時(shí)尺寸誤差和形狀誤差可以小到0.10.3m；表面粗糙度表面粗

28、糙度Ra值可達(dá)值可達(dá)0.025m以下；以下；3)生產(chǎn)率較低生產(chǎn)率較低,加工余量一般不超過(guò)加工余量一般不超過(guò)0.010.03mm；4)研磨劑易于飛濺研磨劑易于飛濺,污染環(huán)境。污染環(huán)境。 課程答疑信箱：課程答疑信箱：30 研磨應(yīng)用研磨應(yīng)用n各種表面：常見(jiàn)的表面如平面、圓柱面、圓各種表面：常見(jiàn)的表面如平面、圓柱面、圓錐面、螺紋表面、齒輪齒面等；錐面、螺紋表面、齒輪齒面等；n精密配合偶件精密配合偶件:如柱塞泵的柱塞與泵體、閥心與閥套等。如柱塞泵的柱塞與泵體、閥心與閥套等。n精密零件的最終加工精密零件的最終加工:如精密量塊、量規(guī)、齒輪、鋼球、噴油嘴、如精密量塊、量規(guī)、齒輪、鋼球、噴油嘴、精加工鏡頭、棱鏡

29、等。精加工鏡頭、棱鏡等。精加工石英晶體、半導(dǎo)體晶體、陶瓷元件等。精加工石英晶體、半導(dǎo)體晶體、陶瓷元件等。課程答疑信箱：課程答疑信箱：312.珩磨珩磨（1）加工原理）加工原理 珩磨是利珩磨是利用帶有用帶有油石油石的的珩磨頭珩磨頭對(duì)孔對(duì)孔進(jìn)進(jìn)行精整加工的行精整加工的方法。方法。 課程答疑信箱：課程答疑信箱：32珩磨頭結(jié)構(gòu)示意圖珩磨頭結(jié)構(gòu)示意圖珩磨頭示意圖珩磨頭示意圖課程答疑信箱：課程答疑信箱：33 （2）珩磨的特點(diǎn)和應(yīng)用）珩磨的特點(diǎn)和應(yīng)用 特點(diǎn)特點(diǎn):1)生產(chǎn)率較高；生產(chǎn)率較高； 余量：鑄鐵為余量：鑄鐵為0.020.15mm； 鋼件為鋼件為0.0050.08mm；2)精度高；精度高； 不能提高孔的位

30、置精度。原因：珩磨頭與機(jī)床不能提高孔的位置精度。原因：珩磨頭與機(jī)床主軸浮動(dòng)連接；主軸浮動(dòng)連接；3)珩磨表面耐磨損；珩磨表面耐磨損；4)珩磨頭結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；珩磨頭結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；5)不宜加工有色金屬不宜加工有色金屬。課程答疑信箱：課程答疑信箱：34 珩磨應(yīng)用：珩磨應(yīng)用：n珩磨主要用于孔的精整加工；珩磨主要用于孔的精整加工； 直徑為直徑為5500mm或更大的孔；或更大的孔； 能加工深孔；能加工深孔；n珩磨還可以加工外圓、平面、球面和齒面等；珩磨還可以加工外圓、平面、球面和齒面等；n應(yīng)用普遍：大批大量或單件小批生產(chǎn)中；應(yīng)用普遍：大批大量或單件小批生產(chǎn)中；典型零件：例如飛機(jī)、汽車(chē)、拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽典型零件：

31、例如飛機(jī)、汽車(chē)、拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸、缸套、連桿以及液壓油缸、炮筒等。缸、缸套、連桿以及液壓油缸、炮筒等。 課程答疑信箱：課程答疑信箱：35 3.超級(jí)光磨超級(jí)光磨（1）加工原理）加工原理超級(jí)光磨是用裝有細(xì)磨粒、超級(jí)光磨是用裝有細(xì)磨粒、低硬度油石的磨頭低硬度油石的磨頭,在一定壓力下對(duì)工件表面在一定壓力下對(duì)工件表面進(jìn)行光整加工的方法。進(jìn)行光整加工的方法。 課程答疑信箱：課程答疑信箱：36超級(jí)光磨加工外圓示意圖超級(jí)光磨加工外圓示意圖課程答疑信箱：課程答疑信箱：37 （2）超級(jí)光磨的特點(diǎn)及應(yīng)用）超級(jí)光磨的特點(diǎn)及應(yīng)用 特點(diǎn)特點(diǎn):1)設(shè)備簡(jiǎn)單設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便；操作方便；2)加工余量極小加工余量極小,只留有

32、只留有310m的加工余量；的加工余量；3)生產(chǎn)率較高；生產(chǎn)率較高；加工余量極小加工余量極小,加工時(shí)間很短加工時(shí)間很短,約為約為3060s；4)表面質(zhì)量好；表面質(zhì)量好；(Ra小于小于0.012m),復(fù)雜的交叉網(wǎng)紋復(fù)雜的交叉網(wǎng)紋,利于儲(chǔ)油利于儲(chǔ)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能提高其尺寸精度和形位精度.課程答疑信箱：課程答疑信箱：38 超級(jí)光磨應(yīng)用超級(jí)光磨應(yīng)用n汽車(chē)、內(nèi)燃機(jī)零件；汽車(chē)、內(nèi)燃機(jī)零件；n軸承、精密量具等小粗糙度表面零軸承、精密量具等小粗糙度表面零件；件；n它不僅能加工軸類(lèi)零件的外圓柱面它不僅能加工軸類(lèi)零件的外圓柱面,而且還能加工圓錐面、孔、平面和而且

33、還能加工圓錐面、孔、平面和球面等。球面等。 課程答疑信箱：課程答疑信箱：39 4 拋光拋光（1） 加工原理加工原理 拋光是在高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪上涂以磨膏，拋光是在高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪上涂以磨膏，對(duì)工件表面進(jìn)行光整加工的方法。對(duì)工件表面進(jìn)行光整加工的方法。n拋光輪拋光輪用毛氈、橡膠、皮革或布做成。用毛氈、橡膠、皮革或布做成。n磨膏磨膏由磨料（氧化鉻、氧化鐵等）和由磨料（氧化鉻、氧化鐵等）和 油酸、軟脂等配制而成。油酸、軟脂等配制而成。 課程答疑信箱：課程答疑信箱：40課程答疑信箱：課程答疑信箱：41 （2） 特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用1）方便簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)；）方便簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)；2）容易對(duì)曲面進(jìn)行加工；）容易對(duì)曲面

34、進(jìn)行加工；3）僅能提高表面質(zhì)量，而不能提高）僅能提高表面質(zhì)量，而不能提高加工精度；加工精度；4）勞動(dòng)條件較差。）勞動(dòng)條件較差。課程答疑信箱：課程答疑信箱：42（3）精密與超精密加工的特種加工方法：精密與超精密加工的特種加工方法： 電火花加工電火花加工：電火花成型、電火花線切割；：電火花成型、電火花線切割； 電化學(xué)加工電化學(xué)加工；電解加工、電鑄、；電解加工、電鑄、 化學(xué)加工化學(xué)加工：蝕刻、化學(xué)銑削、：蝕刻、化學(xué)銑削、 超聲加工超聲加工： 微波加工微波加工： 高能束加工高能束加工：電子束加工、離子束加工、激光束加工、紅外：電子束加工、離子束加工、激光束加工、紅外光加工；光加工； 復(fù)合加工：化學(xué)類(lèi)：

35、復(fù)合加工：化學(xué)類(lèi)：精密電解磨、研、拋精密電解磨、研、拋 ； 超聲類(lèi)：超聲類(lèi)：精密超聲車(chē)、磨、研、拋；精密超聲車(chē)、磨、研、拋； 化學(xué)類(lèi)：化學(xué)類(lèi)：機(jī)械化學(xué)磨、研、化學(xué)機(jī)械拋機(jī)械化學(xué)磨、研、化學(xué)機(jī)械拋 ； 課程答疑信箱：課程答疑信箱：43五、精密與超精密加工的現(xiàn)狀（前沿）：五、精密與超精密加工的現(xiàn)狀（前沿）：1. 總體發(fā)展：總體發(fā)展：n 設(shè)備情況設(shè)備情況 （國(guó)外領(lǐng)先較多）（國(guó)外領(lǐng)先較多）n 單晶金剛石刀具進(jìn)行超精切削，單晶金剛石刀具進(jìn)行超精切削， 50年代年代 簡(jiǎn)單圓柱、球面、平面簡(jiǎn)單圓柱、球面、平面 Ry=0.1現(xiàn)正發(fā)展加工非球曲面，大型超精密零件切削現(xiàn)正發(fā)展加工非球曲面，大型超精密零件切削 表現(xiàn)

36、：表現(xiàn)：n中小型零件批量中小型零件批量n大型超精密切削大型超精密切削 （美國(guó)領(lǐng)先）（美國(guó)領(lǐng)先） LLL實(shí)驗(yàn)室（實(shí)驗(yàn)室（Lowrence Livermore Laboratory） 1983年年 DTM-3型型 超精密金剛石車(chē)床超精密金剛石車(chē)床 2100mm 4500kg 1984年年 LODTM型型 超精密金剛石車(chē)床超精密金剛石車(chē)床 1625mm 1360kg課程答疑信箱：課程答疑信箱：44五、精密與超精密加工的現(xiàn)狀（前沿）：五、精密與超精密加工的現(xiàn)狀（前沿）：n中小型零件中小型零件 磁盤(pán)磁盤(pán) 日本占有率日本占有率 1984 1985 1987 1987 17% 24% 44% 49% 286

37、 579 1442 1741（萬(wàn)片）（萬(wàn)片）n機(jī)床機(jī)床 歐美等國(guó)生產(chǎn)歐美等國(guó)生產(chǎn)空氣軸承主軸，高壓液體靜壓軸承空氣軸承主軸，高壓液體靜壓軸承精密數(shù)學(xué)伺服方式精密數(shù)學(xué)伺服方式 激光干涉測(cè)量（激光干涉測(cè)量（CNC） nm級(jí)微位移級(jí)微位移 恒溫油淋系統(tǒng)恒溫油淋系統(tǒng) 油溫油溫 200.0005 課程答疑信箱：課程答疑信箱：45五、精密與超精密加工的現(xiàn)狀（前沿）：五、精密與超精密加工的現(xiàn)狀（前沿）：n壓電晶體誤差補(bǔ)償技術(shù)壓電晶體誤差補(bǔ)償技術(shù) 可保證加工精度可保證加工精度 0.025 Philips公司公司 COLATH 英國(guó)英國(guó) Cranfield 公司與公司與SERC公司合作公司合作 OAGM2500

38、（工作臺(tái)（工作臺(tái)2500*2500車(chē)磨測(cè)量等）車(chē)磨測(cè)量等）n我國(guó)情況：我國(guó)情況： 沈陽(yáng)、濟(jì)南沈陽(yáng)、濟(jì)南 大型超精密車(chē)、球面車(chē)等也有較高水平；大型超精密車(chē)、球面車(chē)等也有較高水平； 但目前無(wú)高質(zhì)量的超精數(shù)控金剛石車(chē)床但目前無(wú)高質(zhì)量的超精數(shù)控金剛石車(chē)床2.金剛石刀具和超精切削機(jī)理研究金剛石刀具和超精切削機(jī)理研究n 刀具要點(diǎn)：刀具要點(diǎn)：晶面的選擇晶面的選擇n刀具研磨質(zhì)量：（刀具研磨質(zhì)量：（刀刃刃口半徑刀刃刃口半徑） 影響實(shí)際切削厚度，名義切削厚度影響實(shí)際切削厚度，名義切削厚度 值：值： 國(guó)外國(guó)外納米級(jí)納米級(jí) 國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)0.1-0.3 課程答疑信箱：課程答疑信箱：46五、精密與超精密加工的現(xiàn)狀（前沿）：五

39、、精密與超精密加工的現(xiàn)狀（前沿）：n刀具測(cè)量問(wèn)題：刀具測(cè)量問(wèn)題：SEM(掃描式電子顯微鏡掃描式電子顯微鏡) 0.01m測(cè)量是一個(gè)困難測(cè)量是一個(gè)困難n其他機(jī)理研究：其他機(jī)理研究： 磨損問(wèn)題，最小切削厚度，積屑瘤等磨損問(wèn)題，最小切削厚度，積屑瘤等 工件材料對(duì)超精加工影響：不純性問(wèn)題工件材料對(duì)超精加工影響：不純性問(wèn)題 晶界影響晶界影響 殘余變形、應(yīng)力殘余變形、應(yīng)力 與刀具親和力與刀具親和力3.檢測(cè)與補(bǔ)償檢測(cè)與補(bǔ)償n測(cè)量機(jī)精度高于被測(cè)一個(gè)數(shù)量級(jí)測(cè)量機(jī)精度高于被測(cè)一個(gè)數(shù)量級(jí)n一般用非接觸式測(cè)量方法一般用非接觸式測(cè)量方法 課程答疑信箱：課程答疑信箱：47五、精密與超精密加工的現(xiàn)狀（前沿）：五、精密與超精密加工的現(xiàn)狀（前沿）：n非接觸式測(cè)量方法非接觸式測(cè)量方法 Johaness 公司公司 高次光波干涉顯微鏡高次光波干涉顯微鏡 分辨率分辨率 0.5nm Orienpass 公司公司 重復(fù)反射干涉重復(fù)反射干涉 0.001nm 隧道掃描顯微鏡隧道掃描顯微鏡 -0.01 三點(diǎn)法測(cè)量三點(diǎn)法測(cè)量 在線檢測(cè)與補(bǔ)償在線檢測(cè)與補(bǔ)償4.加工環(huán)境條件加工環(huán)境條件 恒溫條件恒溫條件 100