金属加工机械制造业关键技术分析——超精密加工技术

１．技术概要机械制造技术在提高精度方面，从精密加工发展到超精密加工，其精度从微米级提高到亚微米级，乃至纳米级。就目前的加工技术而言，超精密加工技术是为了获得零件加工的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度均优于亚微米级的综合技术措施，并向纳米级加工发展。纳米级加工是指零件加工的尺寸精度、形状精度和表面粗糙均为纳米级（＜１０nm，即＜０．０１μm）。超精密加工主要包括超精密切削（车、铣）、超精密磨削、超精密研磨（机械研磨、机械化学研磨、研抛、非接触式浮动研磨、弹性发射加工等）以及超精密特种加工（电子束、离子…     

德国超高速精密小型加工中心

德国科恩(KERN)公司生产的HSPC2825超高速精密小型加工中心,最高主轴转速160000r/min,据称为世界之最。五轴五联动,定位精度±1.0μm,分辨率0.1μm,加工零件精度可达±2.0μm,最高加工工件硬度为57HRC,最小可加工的孔0.03mm,能加工淬硬钢、硬质合金、陶瓷材料,最佳表面粗糙度Ra0.2μm,刀具采用在线测量。德国超高速精密小型加工中心     

精密和超精密加工技术

1.精密和超精密加工的概念和形成 精密和超精密加工是在70年代提出的,在美国、日本和英国等国得到了重视和急速发展。精密和超精密加工从加工精度的角度反映了加工技术的发展,通常,将加工技术分为一般加工、精密加工和超精密加工三个阶段;有些国家的学者将它分为一般加工、高精度加工、精密加工和超精密加工四个阶段。对当前来说,精加工是指加工精度为1～0.1μm、表面粗糙度为R_a0.1～0.025μm的加工技术;超精密加工是指加工精度高于0.1μm、表面粗糙度小于R_a0.025μm的加工技术。这一定量数据是相对的,将随着加工技术的不断发展而改变,即过去的精密加工对今天来     

超精密加工中的修整技术研究

超精密加工精度可以精确到亚微米,加工表面粗糙度可达纳米级。对于传统的加工精度较低、加工质量不高的问题,探讨新型超精密磨削加工中的修整技术——半刚性磨具修整磨削,对其磨削修整装置的工作原理、关键技术进行深入研究。     

红外线聚光非球面透镜的单点金刚石镜面切削方法

根据硬脆性材料的延性域加工机理和面形误差补偿加工方法,研究了圆弧形和平头形刀具的单点金刚石延性域切削方法,在加工中直接获得了镜面切除面;并利用数控技术进行误差补偿,克服了因加工试验、刀具磨损、机械振动、热变形等造成的加工误差导致的非球面的面形精度降低和表面粗糙度恶化.并将该方法用于采用圆弧形刀具对红外线聚光的φ70mm非球面锗透镜进行单点金刚石切削实验中.试验结果表明面形误差补偿加工方法可以进一步消除加工误差,将非球面的面形精度PV值从微米级(1.23μm)提高到亚微米级(0.36μm)的程度,表面粗糙度R_a从亚微米级(0.27μm)改善到超亚微米级(0.04μm)的范围.     

国内外超精密加工技术与机床的发展状况

1 前言 超精密加工是指亚微米级和纳米级精度的加工.超精密加工主要包括3个领域:(1)超精密切削加工,如金刚石刀具的超精密切削,各种镜面及激光核聚变系统和天体望远镜的大型抛物面镜的加工.     

直联减速电动机在激光宽带扫描转镜研磨机改进中的应用

研磨是用游离磨粒和研具对工件表面进行微量去除的工艺方法，可以获得高精度的1件，尺寸精度可达到亚微米级精度，表面粗糙度值达Ra=0．01μm，它是传统的光整、精密加工方法之一。     

超精密加工机床的发展

机械制造技术从提高精度与提高生产率两个方面同时迅速发展起来。在提高生产率方面,提高自动化程度是各国致力发展的方向,而提高精度方面它从微米级发展到亚微米级,乃至纳米级,其应用范围日趋广泛。 超精密加工的精度≤1μm量级,虽然这是一项涉及工艺、工具、机床、测量、环境诸因素的系统工程,但机床仍     

一种光学材料高效超精密加工方法

提出了结合磁流变光整加工(MRF)与在线电解修整(ELID)磨削对各种光学材料进行超精密加工的方法,即采用ELID磨削进行预抛光以获得高质量表面,然后采用MRF进行精密抛光以进一步减小表面粗糙度和形状误差.利用该组合工艺对BK7玻璃、硅晶玻璃、碳化硅等光学材料进行了超精密加工实验,可以在短时间内使光学材料工件表面得到亚纳米级的表面粗糙度和峰谷值为λ/20(λ为单位波长,λ=632.8nm)的形状精度.     

超精密切削面临的课题

文章对在光学,电子和机床械元器件的加工达到微米或亚微米级型面精度及纳米级表面粗糙度的超精密切削技术进行了综述。讨论了机床,测量及控制,刀具及其它相关技术,对于切屑的去除过程与微切削相关的现象进行了物理特性的讨论分析。     

三○三所研制成功非球面曲面超精密加工机床

2003年5月三○三所研制的非球面曲面超精密加工机床在用户西安应用光学研究所交付验收。经国家级光学计量检验中心检验,该机床车削加工样件的面形精度PV=0.228μm,表面粗糙度Ra=0.0078μm。非球面     

铝合金2024-T3超精密车削仿真与切屑观察

铝合金具有易加工、质量轻、反射性良好等特点,是反射镜制造的常用材料。铝合金经过单点金刚石超精密车削后得到表面粗糙度为纳米级的镜面零件。为深入研究超精密车削机理,提高超精密车削铝合金零件的质量,本文选用Advant Edge对铝合金2024-T3的超精密车削过程进行模拟仿真,对超精密车削的切削力、尺寸效应进行分析。使用超精密车床,采用天然单晶金刚石刀具对铝合金2024-T3进行微米及亚微米的超精密车削,并使用扫描电镜(SEM)对样件的切屑进行观察。     

谈谈超精密加工技术

超精密加工(Ultraprecision Machining Processes)通常是指能获得最高水平的精度与光洁度的先进加工技术。在不同的年代,超精密加工方法及其达到的加工水平是不相同的。当前,国际上超精密加工达到的精度为0.01μm,表面粗糙度为0.001μm,尺寸精细度为1μm。这样高的加工水平已经不能用常规加工手段的简单改进来实现。近年来电子工业,航天工业和核工业等领域又提出了更高的要求。如加工精度     

国内纳米级超精密磨床研制成功

洛阳传顺机械设备有限公司研制成功国内首台纳米级超精密磨床——超精密气静压轴承套圈沟道磨床,并获得国家发明专利。该机采用了具有自主知识产权的三轴气浮技术(工件轴、砂轮轴、修整器回转轴),其加工圆度精度达到了0.1μm以内,跨入了纳米级超精密加工领域。可广泛用于航空航天、半导体、光学部件、超精密轴承(P2级)等领域里的加工。     

浅谈超精加工

<正> 过去,一般在机械工业中将达到微米级精度的加工称为精密加工。从五十年代末由微米级提高到了目前的10纳米级(即0.01微米)而进入了超精加工的新时代。在工业发达国家,如美国、日本及西欧等国,为了制造极高精度的零件,从六十年代以来,不少企业和科研单位都对超精密加工技术作出了重大贡献。如日立公司中心科研实验室制成了一台超精平面磨床,其最后精加工的表面光洁度可达0.02微米、平行度达0.3微米,     

用CBN铰刀加工精密孔

用立方氮化硼(CBN)铰刀加工精密孔,具有加工精度高、表面粗糙度参数值小、刀具寿命长、生产率高等特点。美国在采用立方氮化硼铰刀时,粗、精加工均用同一粒度(粒度按粗加工余量选)100/120(美国标准,相当于我国标准120~#),根据孔加工的要求,用2～4把铰刀加工,铰孔的尺寸精度和几何精度可在2μm之内,表面粗糙度值达到Ra0.16～0.32     

精密加工和超精密加工的几种方法

图1表示了二十世纪以来,一般加工、精密加工和超精密加工的发展趋势。可见当今的超精密加工是指被加工零件的尺寸公差为0.01μm数量级,表面粗糙度为Rz0.01μm数量级的加工,加工中所使用的设备,其分辨率和重复精度应为0.01μm数量级,当然测量仪器应高一个数量级,达到0.001μm。     

超精密加工刀具磨损评估有望装上“透视眼”

正超精密飞刀铣削是一种高精度多轴联动铣削技术,广泛应用于加工具有亚微米级尺寸精度和纳米级表面粗糙度的非旋转对称微纳结构表面。然而,加工过程中出现的刀具磨损将导致加工表面质量下降,影响切削加工效率。深圳大学机电与控制工程学院副研究员张国庆发现,超精密飞刀铣削中切屑形貌与刀具磨损特征之间有着某种对应关系,基于这种关系,可提出一种刀具磨损及加工表面形貌的在线辨识新方法。     

ELID精密镜面外圆磨削技术的应用

在线电解修整(ELID)精密镜面磨削有效地实现了许多难加工材料的平面精密加工和高效加工.本文介绍了ELID磨削技术在精密镜面外圆磨削上的应用.通过采用金属基超硬磨料砂轮在线电解修整对硬质合金、碳化硅陶瓷进行精密镜面外圆磨削,得到了表面粗糙度Ra=0.025～0.028μm的加工表面.     

基于磁场辅助的钛合金超精密切削关键技术研究

正超精密加工是一种用于制造具有纳米级表面粗糙度和亚微米级形状精度工件的加工技术。对于钛合金这种难加工材料,各个因素之间复杂的耦合作用给实现钛合金的超精密加工带来了困难和挑战。因此,在本课题中,我们提出了通过在超精密加工过程中加入外界磁场以提高钛合金的可加工性。具体来说,通过将钛合金定位在两个永磁体之间并进行单点金刚石切削,从而在加工过程中激发涡流阻尼效应和磁场效应,以抑制加工振动和提高刀具/工件界面处的导热性来提高钛合金在超精密