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第八章先进制造技术

案例导入

随着制造业中对产品的生产效率和加工精度要求的不断提高，推动了与以往加工方式不同的先进制造技术的进展，例如目前正快速进展的三维打印技术〔即快速成型技术〕，它是一种以数字模型文件为根底，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐

层打印的方式来构造物体的技术。它以寻常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模

层打印的方式来构造物体的技术。它以寻常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模

型，现正渐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用领域

型，现正渐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用领域〔比方髋关节或牙

齿，或一些飞机零部件〕已经有使用这种技术打印而成的零部件。本章中将主要介绍周密与超周密加工技术、快速成型制造技术和微细加工技术等内容。

周密与超周密加工技术

概述

当前周密和超周密加工精度从微米到亚微米，乃至纳米，在汽车、家电、IT电子信息高技术领域和军用、民用工业有广泛应用。同时，周密和超周密加工技术的进展也促进了机械、模具、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术及金属加工工业的进展。

通常，按加工精度划分，周密机械加工可分为精加工、周密加工、超周密加工三个阶段。

精加工是完成各主要外表的最终加工，使零件的加工精度和加工外表质量到达图样规定的要求。精度在10μm左右，Ra0.8～0.1μm。

周密加工是指加工精度和外表质量到达较高程度的加工方法。精度在1～0.1μm

左右Ra0.1～0.02μm。

超周密加工是指在机械加工领域中，某一个历史时期所能到达的最高加工精度的各

种周密加工方法的总称。精度0.1～0.01μm左右，Ra0.01～0.005μm。

但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今日的周密加工可能就是明天的精加工。周密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及外表状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。

但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今日的周密加工可能就是明天的精

加工。

周密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及外表状况；

二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。

周密及超周密加工的分类

传统周密加工方法

传统的周密加工方法有砂带磨削、精亲热削、珩磨、周密研磨与抛光等。

〔1〕砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进展加工，属于涂附磨具磨削加

〔1〕砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进展加工，属于涂附磨具磨削加

工的范畴，有生产率高、外表质量好、使用范围广等特点。

〔2〕精亲热削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高周密的机床和单晶金刚石刀具进

行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的周密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高

行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的周密加工，如计算机用的磁鼓、

磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。

〔3〕珩磨是用油石砂条组成的珩磨头，在肯定压力下沿工件外表往复运动，加工后的外表粗糙度可达

〔3〕珩磨是用油石砂条组成的珩磨头，在肯定压力下沿工件外表往复运动，加工后

的外表粗糙度可达Ra0.4~0.1μm，最好可到Ra0.025μm，主要用来加工铸铁及钢，不宜

用来加工硬度小、韧性好的有色金属。

〔4〕周密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件到达所要求的尺寸与精度的加工方法。周密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以到达其他加工方法所不能到达的精度和外表粗糙度，被研磨外表的粗糙度Ra≤0.025μm加工变质层很小，外表质量高，周密研磨的设备简洁，主要用于平面、圆

〔4〕周密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机

械摩擦，使工件到达所要求的尺寸与精度的加工方法。周密研磨与抛光对于金属和非金

属工件都可以到达其他加工方法所不能到达的精度和外表粗糙度，被研磨外表的粗糙度

Ra≤0.025μm加工变质层很小，外表质量高，周密研磨的设备简洁，主要用于平面、圆

柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与

阀芯的光整加工。

〔5〕抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件外表进展的一种微细加工，主要

〔5〕抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件外表进展的一种微细加工，主要

用来降低工件外表粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。手工或机械抛光加工后工件外表粗糙度Ra≤0.05μm，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。超声波抛