現(xiàn)代制造工藝技術(shù)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

1．了解精密加工的內(nèi)涵及技術(shù)范圍2．了解超精密切削加工磨削加工的特點及內(nèi)容3.了解超精密加工機床與設(shè)備4.了解超精密加工支持環(huán)境超精密加工技術(shù)超精密加工技術(shù)

一、概述

1．超精密加工的內(nèi)涵超精密加工是一個十分廣泛的領(lǐng)域，它包括了所有能使零件的形狀、位置和尺寸精度達到微米和亞微米范圍的機械加工方法。精密和超精密加工只是一個相對的概念，其界限隨時間的推移而不斷變化。超精密加工技術(shù)

普通加工、精密加工、超精密加工所能達到的加工精度名稱加工精度（μm）表面粗糙度值Ra（μm）舉例普通加工＞1μm＞0.1μm一般加工都能達到精密加工0.1～1μm0.01～0.1μm如金剛車、精鏜、精磨、研磨、珩磨等加工超精密加工＜0.1μm＜0.01μm如金剛石刀具超精密切削、超精密磨削、超精密特種加工以及復(fù)合加工等超精密加工技術(shù)

2．超精密加工所涉及的技術(shù)范圍

（1）超精密加工機理超精密加工是從被加工表面去除一層微量的表面層，包括超精密切削、超精密磨削和超精密特種加工等。（2）超精密加工刀具、磨具及其制備技術(shù)包括金剛石刀具的制備與刃磨、超硬砂輪的修整等，這是超精密加工的重要關(guān)鍵技術(shù)。超精密加工技術(shù)

（3）超精密加工機床設(shè)備超精密加工對機床設(shè)備有高精度、高剛度、高抗振性、高穩(wěn)定性和高自動化的要求，且應(yīng)具有微量進給機構(gòu)。（4）精密測量及補償技術(shù)超精密加工必須有相應(yīng)級別的測量技術(shù)和測量裝置，具有在線測量和誤差補償功能。（5）嚴(yán)格的工作環(huán)境超精密加工必須在超穩(wěn)定的工作環(huán)境下進行，加工環(huán)境極微小的變化都有可能影響加工精度。超精密加工技術(shù)

二、超精密切削加工

超精密切削加工主要指采用金剛石刀具對銅，鋁等軟金屬材料及其合金以及光學(xué)玻璃、大理石和碳素纖維等非金屬材料的精密切削加工。

超精密切削刀具用的金剛石材料為優(yōu)質(zhì)天然單晶金剛石，其性能如下：（1）具有極高的硬度，硬度達到6000～10000HV，而TiC僅為3200HV，WC為2400HV。超精密加工技術(shù)

（2）能磨出極其鋒利的刃口，且切削刃沒有缺口、崩刃等現(xiàn)象。（3）熱化學(xué)性能優(yōu)越、導(dǎo)熱性能好，與有色金屬間的摩擦因數(shù)低、親和力小。（4）耐磨性能好，切削刃強度高，刀具壽命極高。

超精密加工技術(shù)

三、超精密磨削加工

超精密磨削加工是指加工精度達到或高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，是一種亞微米級的加工方法，并正在向納米級發(fā)展。

超精密磨削的關(guān)鍵在于砂輪的選擇、砂輪的修整、磨削用量和高精度的磨削機床。超精密加工技術(shù)

1．超精密磨削砂輪

在超精密磨削加工中，所使用的砂輪材料多為金剛石和立方氮化硼（CBN）磨料。

金剛石砂輪有較強的磨削能力和較高的磨削效率，在磨削硬質(zhì)合金、非金屬硬脆材料、有色金屬及其合金等方面有較大的優(yōu)勢。CBN比金剛石磨料有較好的熱穩(wěn)定性和較強的化學(xué)惰性，其熱穩(wěn)定性可達1250℃～1350℃，而金剛石磨料只有700℃～800℃。超精密加工技術(shù)

2．超精密磨削砂輪的修整

砂輪修整通常包括修形和修銳兩個過程。

所謂修形，是使砂輪達到一定精度要求的幾何形狀，而修銳是去除磨粒間的結(jié)合劑，使磨粒突出結(jié)合劑一定的高度，形成足夠的切削刃和容屑空間。超精密加工技術(shù)

3．磨削速度和切削液

金剛石砂輪的磨削速度一般為12～30m/s。立方氮化硼砂輪的磨削速度比金剛石砂輪高得多，可達80～100m/s，這主要是因為立方氮化硼磨料的熱穩(wěn)定性好。

金剛石砂輪磨削硬質(zhì)合金時，普遍采用煤油；樹脂結(jié)合劑砂輪不宜使用蘇打水。CBN砂輪磨削時宜采用油性液，一般不用水溶性磨削液。超精密加工技術(shù)

四、超精密加工機床與設(shè)備

超精密加工機床的精度質(zhì)量主要取決于機床的主軸部件，床身導(dǎo)軌以及驅(qū)動部件等關(guān)鍵部件。

1．精密主軸部件主軸要求達到極高的回轉(zhuǎn)精度，其關(guān)鍵在于所用的精密軸承。目前，超精密機床主軸廣泛采用的是液體靜壓軸承和空氣靜壓軸承。超精密加工技術(shù)

2．床身和精密導(dǎo)軌

目前，超精密加工機床床身多采用人造花崗巖材料。人造花崗巖不僅具有花崗巖材料的尺寸穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)低、硬度高、耐磨且不生銹的特點，還克服了天然花崗巖材料的尺寸穩(wěn)定性的不足，并強化了床身抗振、衰減能力。超精密加工技術(shù)超精密加工機床的導(dǎo)軌部件要求有極高的直線運動精度，不能有爬行，導(dǎo)軌偶合面不能有磨損。圖所示為某超精密加工機床所采用的空氣靜壓導(dǎo)軌具有較好的剛度和運動精度。1—靜壓空氣2—移動工作臺3—底座超精密加工技術(shù)

3．微量進給裝置圖所示為一種壓電陶瓷微量進給裝置。1—彈性載體刀夾2—機座3—壓電陶瓷