第1章 超精密加工技术概论.ppt

超精密加工技术与设备 陈亮 第1章 超精密加工技术概论 1.1 超精密加工技术的内容 超精密加工的范畴 1.2 超精密加工技术的作用 超精密加工技术的重要性 超精密加工的需求 1.3 超精密加工的关键技术 超精密加工设备 典型液体静压轴承主轴结构原理图 1—径向轴承 2—推力轴承 3—真空吸盘 静压导轨 微量进给装置一 微量进给装置二 1.4 超精密加工技术的发展状况与趋势 超精密加工技术是适应现代技术发展的一种机械加工新工艺，综合应用了机械技术发展的新成果及现代电子技术、测量技术和计算机技术中先进的控制、测试手段等，使机械加工的精度得到进一步提高，使加工的极限精度向纳米和亚纳米精度发展。 超精密加工技术是衡量一个国家先进制造技术水平的重要指标之一，是先进制造技术的基础和关键。 当代的精密工程、微细工程和纳米技术是现代制造技术的前沿，也是明天技术的基础。 目前，在工业发达国家中，一般工厂能稳定掌握的加工精度是1μm。 ≤0.005 0.1~0.005 3~0.1 10~3 100~10 加工精度/μm 极超精密加工 超精密 加工 高精度加工 精密加工 普通 加工 级别 超精密加工方法 刃磨，成形，平面，内圆 平面，外圆，型面，细金属丝，槽 平面 各种材料 金属，半导体 金属，半导体 电解磨削 电解抛光 化学抛光 复合加工 孔，沟槽，狭缝，方孔，型腔 切断，切槽 模具型腔，大空，切槽，成形 刻模，落料，切片，打孔，刻槽 在玻璃、红宝石、陶瓷等上打孔 打孔，切割，光刻 成形表面，刃磨，割蚀 打孔，切断，划线 划线，图形成形 导电金属，非金属 导电金属 金属，非金属 硬脆金属，非金属 绝缘金属，半导体 各种材料 各种材料 各种材料 金属，非金属，半导体 电火花成形加工 电火花切割加工 电解加工 超声波加工 微波加工 电子束加工 粒子束去除加工 激光去除加工 光刻加工 超精密特种加工 集成电路基片的外圆、平面磨削 平面、空、外圆加工，硅片基片 平面、空、外圆加工，硅片基片 硅片基片 刻槽，切断，图案成形，破碎 黑色金属、硬脆材料 金属、半导体、玻璃 金属、半导体、玻璃 金属、非金属 金属、玻璃、水晶 微细磨削 研磨 抛光 弹性发射加工 喷射加工 超精密磨削 熔断钼、钨等高熔点材料，硬质合金球，磁盘，反射镜，多面棱镜 油泵油嘴，化学喷丝头，印刷电路板 各种材料 有色金属及其合金 低碳钢、铜、铝 等离子体切削 微细切削 微细钻削 超精密切削 应 用 可加工材料 加工方法 分 类 超精密切削、磨削、研磨实例 镜面研磨 镜面磨削 镜面切削 压电滤波器基片 SAW元件基片 半导体基片 各种模具 SOR用X射线光学元件 激光核聚变用各种光学元件 投影透镜 水晶LiTaO3 LiNbO3 GGG Si、GaAs 精细陶瓷 CVD SiC膜 玻璃 基于理论分析的平面研磨机 大口径光学元件用研磨机 液中研磨机、EEM装置、浮法抛光张之、P－MAC抛光装置 NC化CAM化 沥青抛光盘、石蜡抛光盘、合成树脂抛光盘 微细磨料、软质磨料、易微细化的磨料 软质工具的采用：氟化树脂发泡体跑关盘、液体工具－EEM及浮动抛光 磁头 红外用光学元件 非球面玻璃透镜 各种模具 铁氧体 精细陶瓷 超硬合金 Ge、Si 玻璃 树脂结合剂金刚石砂轮添加Mo2S2、WS2、C等 铸铁基金刚石砂轮采用电解腐蚀修整 磁盘基板 各种模具 各种发射镜 红外用光学元件 激光核聚变用光学元件 X射线天体望远镜用元件 Al、Cu、塑料等软质材料 无电解Ni膜Ge，Si KDP、LiNbO3、玻璃 采用空气轴承、流体轴承及空气道轨等的高精度化 高刚度化 冷却、空调、防振 采用高速运算装置控制 高刚度化的新方案：Tetraform结构球壳结构 金刚石刀具刃口锋利化 利用CBN刀具切削钢 金刚石刀具的结晶方位选择 金刚石刀具刃口评价改进型SEM 用途、零件等 材料 加工装置 工具等 超精密加工是国家制造工业水平的重要标志之一 提高制造精度后可提高产品的性能和质量，提高其稳定性和可靠性；促进产品的小型化；增强零件的互换性，提高装配生产率，并促进自动化装配。 超精密加工是先进制造技术的基础和关键 作为制造技术的主战场，作为真实产品的实际制造，必然要靠精密加工和超精密加工技术，例如，计算机工业的发展不仅要在软件上，还要在硬件上，即在集成电路芯片上有很强的能力，应该说，当前，我国集成电路的制造水平约束了计算机工业的发展。美国制造工程研究者提出的汽车制造业的“两毫米工程”使汽车质量赶上欧、日水平，其中的举措都是实实在在