超精密論文

1、【摘要摘要】本世紀(jì)的精密加工發(fā)展到超精密加工歷程比較復(fù)雜且難度大，目前超精密加工日趨成熟，已形成系列，它包括超精密切削、超精密磨削、超精密研磨、超精密特種加工等。盡管超精密加工迄今尚無確切的定義，但是它仍然在向更高的層次發(fā)展。超精密加工將向高精度、高效率、大型化、微型化、智能化、工藝整合化、在線加工檢測一體化、綠色化等方向發(fā)展。在不久的將來，精密加工也必將實現(xiàn)精密化、智能化、自動化、高效信息化、柔性化、集成化。創(chuàng)新思想及先進(jìn)制造模式的提

2、出也必將為精密與超精密技術(shù)發(fā)展提供策略。環(huán)保也是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢?！娟P(guān)鍵詞關(guān)鍵詞】超精密加工發(fā)展趨勢發(fā)展策略一、超精密加工的分類一、超精密加工的分類㈠超精密切削超精密切削超精密切削以SPDT技術(shù)開始，該技術(shù)以空氣軸承主軸、氣動滑板、高剛性、高精度工具、反饋控制和環(huán)境溫度控制為支撐，可獲得納米級表面粗糙度。多采用金剛石刀具銑削，廣泛用于銅的平面和非球面光學(xué)元件、有機玻璃、塑料制品(如照相機的塑料鏡片、隱形眼鏡鏡片等)、陶瓷及復(fù)合材料的

3、加工等。未來的發(fā)展趨勢是利用鍍膜技術(shù)來改善金剛石刀具在加工硬化鋼材時的磨耗。此外，MEMS組件等微小零件的加工需要微小刀具，目前微小刀具的尺寸約可達(dá)50～100μm，但如果加工幾何特征在亞微米甚至納米級，刀具直徑必須再縮小，其發(fā)展趨勢是利用納米材料如納米碳管來制作超小刀徑的車刀或銑刀。㈡超精密磨削超精密磨削超精密磨削是在一般精密磨削基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種鏡面磨削方法其關(guān)鍵技術(shù)是金剛石砂輪的修整使磨粒具有微刃性和等高性。超精密磨削的加工對象

4、主要是脆硬的金屬材料、半導(dǎo)體材料、陶瓷、玻璃等。磨削后被加工表面留下大量極微細(xì)的磨削痕跡殘留高度極小加上微刃的滑擠、摩擦、拋光作用可獲得高精度和低表面粗糙度的加工表面，當(dāng)前超精密磨削能加工出圓度0.01μm、尺寸精度0.1μm和表面粗糙度為Ra0.005μm的圓柱形零件。㈢超精密研磨超精密研磨超精密研磨包括機械研磨、化學(xué)機械研磨、浮動研磨、彈性發(fā)射加工以及磁力研磨等加工方法。超精密研磨的關(guān)鍵條件是幾乎無振動的研磨運動、精密的溫度控制、潔

5、凈的環(huán)境以及細(xì)小而均勻的研磨劑。超精密研磨加工出的球面2由于航天航空等技術(shù)的發(fā)展，大型光電子器件要求大型超精密加工設(shè)備，如美國研制的加工直徑為2.4～4m的大型光學(xué)器件超精密加工機床。同時隨著微型機械電子、光電信息等領(lǐng)域的發(fā)展，超精密加工技術(shù)向微型化發(fā)展，如微型傳感器，微型驅(qū)動元件和動力裝置、微型航空航天器件等都需要微型超精密加工設(shè)備。㈢智能化智能化以智能化設(shè)備降低加工結(jié)果對人工經(jīng)驗的依賴性一直是制造領(lǐng)域追求的目標(biāo)。加工設(shè)備的智能化程度

6、直接關(guān)系到加工的穩(wěn)定性與加工效率，這一點在超精密加工中體現(xiàn)更為明顯。㈣工藝整合化工藝整合化當(dāng)今企業(yè)間的競爭趨于白熱化，高生產(chǎn)效率越來越成為企業(yè)賴以生存的條件。在這樣的背景下，出現(xiàn)了“以磨代研”甚至“以磨代拋”的呼聲。另一方面，使用一臺設(shè)備完成多種加工(如車削、鉆削、銑削、磨削、光整)的趨勢越來越明顯。㈤在線加工檢測一體化在線加工檢測一體化由于超精密加工的精度很高，必須發(fā)展在線加工檢測一體化技術(shù)才能保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。同時由于加工設(shè)

7、備本身的精度有時很難滿足要求，采用在線檢測、工況監(jiān)控和誤差補償?shù)姆椒梢蕴岣呔?，保證加工質(zhì)量的要求。㈥綠色化綠色化磨料加工是超精密加工的主要手段，磨料本身的制造、磨料在加工中的消耗、加工中造成的能源及材料的消耗、以及加工中大量使用的加工液等對環(huán)境造成了極大的負(fù)擔(dān)。我國是磨料、磨具產(chǎn)量及消耗的第一大國，大幅提高磨削加工的綠色化程度已成為當(dāng)務(wù)之急發(fā)達(dá)國家以及我國的臺灣地區(qū)均對半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家的廢液、廢氣排量及標(biāo)準(zhǔn)實施嚴(yán)格管制，為此，各國研究

8、人員對CMP加工產(chǎn)生的廢液、廢氣回收處理展開了研究。綠色化的超精密加工技術(shù)在降低環(huán)境負(fù)擔(dān)的同時，提高了自身的生命力。三、精密加工技術(shù)的發(fā)展趨勢的體現(xiàn)三、精密加工技術(shù)的發(fā)展趨勢的體現(xiàn)㈠精密化精密化精密加工的核心主要體現(xiàn)在對尺寸精度、仿形精度、表面質(zhì)量的要求。當(dāng)前精密電火花加工的精度已有全面提高，尺寸加工要求可達(dá)23μm、底面拐角R值可小于0.03mm，最佳加工表面粗糙度可低于Ra0.3μm。通過采用一系列先進(jìn)加工技術(shù)和工藝方法，可達(dá)到鏡面