第五节 中国精密与超精密加工技术发展.docx
- 文档编号:14375646
- 上传时间:2023-06-22
- 格式:DOCX
- 页数:40
- 大小:56.38KB
第五节 中国精密与超精密加工技术发展.docx
《第五节 中国精密与超精密加工技术发展.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第五节 中国精密与超精密加工技术发展.docx(40页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
第五节中国精密与超精密加工技术发展
精密超精密加工技术的发展
(按照参编的书稿整理)
合肥工业大学机械制造及其自动化学科教授 莫开旺
本文提纲:
1 精密与超精密加工概述
1.1加工日趋精密,毛坯日趋精化
1.2何谓精密加工、超精密加工
1.3尖端科技促进超精密加工的发展
1.4重视对精密设备工作环境与基础技术的研究
2加工精度的发展
2.1各时期能达到的加工精度
2.2亚微米尺寸,纳米级精度
3 发展精密与超精密加工的条件
3.1提高工件材质,精化定位基准
3.2微量、超微量去除与精确对刀
3.3锋利耐用的刀具,微刃等高的磨具
3.4加工系统高刚度、高抗振
3.5精化加工设备,稳定加工过程
3.6纳米级检测手段
3.7控制工作环境
3.8提高人的技艺和科技知识水平
4精密与超精密切削加工的发展
4.1精密切削
4.2超精密切削
5精密与超精密磨削加工的发展
5.1精密磨削
5.2超精密磨削
6其它精密与超精密加工的发展
6.1超精加工
6.2精密与超精密砂带磨削
6.3精密与超精密珩磨
6.4精密与超精密研磨
6.5精密与超精密抛光
6.6精密与超精密游离磨料研抛
6.7精密与超精密特种加工
7微细加工技术的发展
7.1微细加工概述
7.2微细分离加工
7.3微细沉积与结合加工
7.4微细变形加工
7.5微细喷射加工
7.6微孔钻削加工
(为了解更多情况,请再参阅本人另一文:
“切削磨削加工技术的发展”)
1 精密与超精密加工概述
1.1加工日趋精密,毛坯日趋精化
精密与超精密加工是制造精密尖端产品所不可缺少的,是扩大出口机电产品由低档品向高档品发展的需要,它已成为在国际竞争中取胜的关键技术,是现代机械制造的前沿技术和基础技术。
因此,各工业发达国家都特别重视提高精密与超精密的加工能力和测试能力。
机械制造工艺朝精密化方向发展的超势,不但表现在最终加工工艺,如精密切削、精密磨削、超精密切削、超精密磨削等;而且也表现在传统上属于毛坯制造和粗加工的各种工艺,如精密铸造、精密锻压、粉末冶金等,并已获得广泛应用。
美国各种精密锻件约占锻件总产量的80%。
各工业发达国家都非常重视精化毛坯。
精铸、精锻工艺提供了接近于成品零件的精化毛坯,既节约了原材料,又减少了后续工序,大大提高了劳动生产率和经济效益。
因此,在不断提高机械加工精度的同时,提高毛坯精度也是今后机械制造的发展方向。
大家知道,决定机器零件使用性能的是最终加工的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面质量。
“精密加工”、“超精密加工”能“精”到什么程度,就是指零件经过最终加工之后在这几个方面所能达到的水平。
只有在精密与超精度加工工艺上有重大突破与提高,中国的机械制造业才算是真正达到国际最先进水平。
机械加工精度和表面质量的水平取决于加工方法、机床、刀具、磨具、辅具、量仪等许多因素,在现代化的自动机床或自动线上加工还取决于检测系统和控制系统。
只有这些因素都处于最佳状态,才有可能实现精密与超精密加工。
1.2何谓精密加工、超精密加工
关于精密加工与超精密加工的概念曾有种种说法。
有人认为,凡是用高于被加工零件精度的高精度机床与工具,加工出比其低一级的精密零件,即所谓模仿式加工,这种加工方式属于精密加工;凡是用低于被加工零件精度的低精度机床与工具,对其采取精化措施,如采用校正装置补偿各种误差,以提高其精度,然后加工出高精度的更精密零件,即所谓直接创造式加工,或者说,凡是用低于被加工零件精度的低精度机床与工具,同样对其采取精化措施,先设计研制出其精度高于被加工零件精度的超高精度机床与工具,然后用这种机床与工具,加工出高精度的更精密零件,即所谓间接创造式加工,这两种加工方式都属于超精密加工。
也有人认为,凡是加工误差为1~0.1μm属于精密加工,加工误差为0.1~0.01μm属于超精密加工,加工误差≤0.01~0.001μm属于超精微加工。
还有一种说法是,在最终加工工序中,凡能去除小于0.1μm的金属表面层,以达到小于0.1μm的加工误差和小于0.0lμm的表面粗糙度高度,就称为超精密加工。
最早人们这样认为,凡加工精度达到中国旧精度标准1级(相当于新标准5~6级),表面光洁度达到
12~
14,就属于超精密加工。
上述种种说法不是缺少定量,就是规定的量的界限常因科学技术和加工工艺的不断发展而有变动。
因此,现在一般的统一概念是,凡加工精度超过当前正在施行的公差标准中最高那一级的精度标准,就称为超精密加工。
这样的概念和定义既明确又不会因时间的推移而变动。
1.3尖端科技促进超精密加工的发展
20世纪50年代以来,为了发展计算机、宇宙航行、激光技术、自动控制系统等尖端科学技术,许多发达国家加速对超精密加工技术的研究。
到了70年代以后,为了发展大规模集成电路、巨型计算机、航天飞机、现代化武器等的需要,使超精密加工技术得到迅速发展和提高。
新中国建立后,特别是70年代以来,也是在尖端科技促进下,使中国的精密、超精密加工技术得到重视研究,发展非常迅速,但同发达国家相比仍有较大差距。
当今日本号称数控(NC)机床王国,其目标不再是高生产率、高可靠性、操作方便,而是使NC机床精度提高一个数量级,使其小于微米。
在超精密加工领域使用纳米(1nm=10-3μm=10-6mm)作为计量单位,开始使用埃(1Å=10-4μm=10-7mm)作为辅助计量单位。
1985年日本制订了超尖端加工技术规划,力求利用超精密加工技术实现分子级加工水平。
美国主要由于国防需要而大力发展超精密加工技术,并于1982年举办了超精密加工讨论会,探讨超精密加工机床、超精密加工刀具、超精密加工机理等问题。
超精密加工面临的主要课题就是开发超精密加工技术及超精密加工机床。
机床所能达到的热态精度是实现超精密加工的关键。
为了实现超精密加工,机床热变形的稳定与补偿是极为重要的问题。
影响数控机床和加工中心机床高精度化的种种因素中,热变形是最为重要的。
美国、瑞士、日本等国家都对机床热变形问题开展积极研究,并采取了相应对策。
超精密加工机床必须具有高精度、高刚度的主轴和导轨(高精度主轴是最为关键的),高的抗振性,高稳定的微量进给,高的定位精度,高精度的恒温控制装置等等。
现代科学技术为精密加工与超精密加工技术提出一系列新课题,超大规模集成电路、集成光路、磁泡、物理光栅、计算机磁盘、激光核聚变装置中的抛物面反射镜等,以及制造这些产品所用的工具、仪器和设备都要求加工技术出现新的“突破”。
精密加工、超精密加工和超精微加工对于发展电子技术、航天技术、精密与超精密的仪器和机床等都起着非常关键的作用。
到目前为止,国外在精密加工和超精密加工领域也还不能完全离开手工工艺,但是为了能适应大规模生产的需要,超精密加工的质量必须靠现代化技术来保证。
1.4重视对精密设备工作环境与基础技术的研究
为了使精密机床能处于良好工作环境中工作,通常精密机床不和一般机床一起放在普通生产车间,但为了在生产中能更好确保被加工零件的尺寸精度、形状精度和位置精度,国外有不少机床厂在生产车间里采用精密设备,例如把精密座标镗床和三坐标测量机等装备在各生产线上。
瑞士各机床厂的机械加工车间更是普遍装备各种精密设备。
国外各机床厂都重视为精密设备创造良好的工作环境。
各工业发达国家在精密与超精密的加工与测试方面做了大量研究工作,已达到很高水平。
我国这方面也极为重视,正在努力赶超世界先进水平。
为此,要求掌握高精度基础性加工技术和测试技术以及有关精密与超精密加工理论,要建立高精度机床新的计量基准,要研究自动反馈测量系统、误差理论、精度保持性等基础技术,并力求使计算机技术、自动化技术在高精度精密机床上得到广泛应用。
2加工精度的发展
2.1各时期能达到的加工精度
自从金属切削机床问世以来的200多年里,工业发达国家机械加工精度提高了六个数量级,正在向更高目标努力。
各个时期所能达到的最高加工精度(即最小加工误差)如下:
18世纪后期只能达到1mm(毫米);
19世纪中叶达到0.1mm;
20世纪初达到0.01mm;
20世纪30年代达到0.001mm=1μm(微米);
20世纪50年代达到0.0001mm=0.1μm;
20世纪60年代达到0.00001mm=0.01μm;
20世纪80年代达到0.000001mm=0.001μm=1nm(纳米);
20世纪90年代以来努力目标0.0000001mm=0.0001μm=0.1nm=1Å(埃)。
从历史上看,加工精度的每一次提高,都是由于当时采用了新的加工手段和测量控制手段。
例如18世纪后期发明了镗床(低精度的)才使加工精度达到1毫米级;到了19世纪中叶采用了丝杠车床、铣床、六角车床和合金工具钢刀具等,才达到0.1毫米级;20世纪初采用了磨床、高速钢刀具和螺旋测微计等,才达到0.01毫米级;30年代采用了精密磨床、硬质合金刀具、千分表和光学比较仪等,才达到1微米级;50年代采用了超精加工、研磨、电动比较仪以及其它精密量具等,才达到0.1微米级;60年代采用了陶瓷刀具、聚晶人造金刚石刀具、聚晶立方氮化硼刀具、超精密切削、超精密磨削,并采用了激光干涉仪等,才达到0.01微米级;80年代采用了电子束加工、离子束加工等特种超精密加工和其它纳米工艺、纳米测量,以及采取恒温、真空、防尘、防振等环境控制,才达到纳米级;20世纪90年代以后不久希望能达到埃(Å)级加工精度。
由此可知,加工精度每提高一个数量级都要经过艰难的努力才能达到。
现代科学技术虽然日新月异,但是要想使加工精度从1nm级提高到0.1nm=1Å级,即提高到埃级,那是很不容易的事,特种超精密加工手段和超精密测量控制手段都还有待创新和进一步掌握。
现代化的精密测量仪器能对工件进行快速检测,进行二维、三维形状精度与位置精度的检查,能记录测量结果并用数字显示,能与电子计算机联接进行数据处理。
进而又发展了用电子计算机控制的三坐标测量机,由数台单功能测量机组成的综合检验自动线,还出现了数控测量中心。
2.2亚微米尺寸,纳米级精度
过去有亚毫米(<1mm)的加工尺寸,其加工精度达0.01μm级,甚至达更高精度,而现在有亚微米(<1μm)的加工尺寸,其加工精度达0.001μm=1nm级,即纳米级。
因此,要求具备和掌握纳米级的加工手段和测量手段。
超精微加工工艺也可称为“纳米加工工艺”(毫微米加工工艺),其目标是要达到纳米精度,其加工单位是以原子、分子计,切屑厚度只有数埃(Å)(1Å=0.0001μm=0.1nm)。
传统超精密加工的精度一般只达到0.1~0.05μm,经过努力达到0.01μm,离纳米级目标还差一个数量级。
由于最小的切除厚度薄到这种程度,已不能采用传统的超精密加工方法,而必须采用能实现以分子、原子为加工单位的特种超精密加工方法,例如电子束加工、离子束溅射去除加工、离子束溅射镀膜加工、离子束溅射注入加工以及非接触研磨、材料综合去除加工等等。
3发展精密与超精密加工的条件
3.1提高工件材质,精化定位基准
工件材质不好是不能实现精密与超精密加工的。
对精密零件尺寸稳定性的要求很高,一般一年内尺寸变化不得超过0.01μm/l00mm。
因此,在设计精密零件时,一定要选用成份均匀、弹塑性形变小、有利于降低表面粗糙度、有利于保持尺寸稳定性的材料。
在加工过程中,不仅工序顺序要安排合理,而且要十分注意消除和减小经过机械加工和热处理后可能产生的变形。
在精密加工之前,要适当多安排几次人工时效处理和冷处理,其目的要使工件材料的金相组织趋于稳定、使工件内部的残余应力减到最小,这样才能使加工后的零件尺寸、形状、位置等精度都保持高度稳定。
精密零件一般均采用合金工具钢制造。
在碳素钢的基础上增加几种合金元素,就能改善材料性能。
其中加铬是为了增强钢的淬透性,提高淬火后材料的稳定性;加钼是为了防止材料在调质、高温回火中出现发脆现象;加钒是为了阻止高温奥氏体晶粒长大,保持组织细化,提高材料硬度。
工件定位基准精度不高是不能实现精密与超精密加工的。
尽可能提高工件定位基准精度,已成为实现精密与超精密加工的必要条件。
例如轴类工件或以心轴为定位元件的套类工件,在进行精密、超精密车削或磨削时,其定位基准都是顶尖孔。
很显然,顶尖孔的表面质量、形位精度、顶尖孔与顶尖的接触质量、耐磨性等,都对加工精度影响极大。
要想获得高精度零件,只能依靠逐步精化来实现。
也就是说,精密与超精密零件的加工过程,必须划分加工阶段,粗精分开,需要经过很多道由粗到精的加工工序,逐步减小各工序加工余量,逐步减小工件内残余应力,这样才能逐步精化成所要求的高精度零件。
3.2微量、超微量去除与精确对刀
为了能获得高精度的零件,在精密加工时,从工件表层最后去除的深度应不超过1~0.1μm;在超精密加工时,从工件表层最后去除的深度应不超过0.1~0.01μm。
为了能适应微量、超微量去除的需要,机床上应有相应的微量、超微量进给装置。
一般精密机床,其机械的或液压的微量进给机构很难达到小于1μm的微量进给的要求。
随着精密、超精密加工的发展,微进给技术也在不断发展,能实现微进给的方法已有多种多样,仍在不断创新中。
①利用弹性变形的机构实现微量进给。
例如在精密车床上设计弹性变形微量进给刀夹,在杠杆式的刀夹体上加力将产生弹性变形,使刀尖向工件作微量切入。
又如在外圆磨床上利用床身弹性变形,使工件与砂轮略为靠近以实现微量进给。
②利用热变形的机构实现微量进给。
例如在电子显微镜试片切片机上,将加热线圈套装在由镍钢制成的机床主轴上,由于主轴后端被止推轴承顶住,当主轴受热伸长时,夹住工件作微量进给,向前送进到等于切片厚度后,切刀开始工作,切下很薄的一个试片。
控制加热时间即可改变微量进给的大小。
③利用压电晶体变形的机构实现微量进给。
例如在精密车床上可利用压电晶体通电后变形的性能而设计的可达纳米级的微量进给刀架。
④利用磁致伸缩步进机构实现微量进给。
在铁磁材料中,如镍、钴、铁等合金材料在磁场中的长度是随周围磁场强度的变化而变化。
通过前后两个夹头的依次放松或夹紧并配合铁磁材料的磁致伸缩,以实现连续微量进给。
⑤利用简单的凸轮-杠杆机构、斜楔-杠杆机构和步进电机-滚珠丝杠机构等实现微量进给。
这些机构一般只能实现0.5μm级的微量进给,很少能达到0.25μm。
实现微量去除,除机床应具有微量进给装置外,还应考虑其他方面的影响因素,如工艺系统刚度、工件材料的可加工性、刀具材料的全相组织及其晶体结构、刀具的几何形状与刃磨、磨料磨具特性、微量去除时工件表层可能产生的破坏形式等等。
机床上有了相应的微量、超微量进给装置,就能使刀具(或砂轮)或工件实现精确微量、超微量位移,也就能实现微量、超微量去除工件表层金属,但在不能对尺寸精度进行在线检测的情况下,如果不解决精确对刀问题,也就是说,如不能把刀具调整到与工件被加工表面刚刚接触,而又未切到工件金属的“零点”位置,则就无法准确控制应该去除的表层深度,也就达不到所要控制的加工精度。
为此,最简便方法是凭操作者经验判断进行对刀:
在工件的被磨表面上,涂上一层薄薄的红油(或红粉或硫酸铜溶液),然后砂轮慢慢趋近工件,当砂轮刚刚擦掉被磨表面上的红油时,就停止进给,以此作为“对刀零点”;也可细听冷却液的声音,当砂轮未接触到工件时,冷却液冲击声音很大,当砂轮接触到工件时,声音会突然变小;还可在工件表面上冲点冷却液,当砂轮接近而未接触到工件时,工件表面上的水纹显得很细,若发现工件表面上没有水纹了,就说明砂轮已接触到工件。
除凭经验外,可通过测量磨削力或磨削功率进行“对刀”;当砂轮接触工件的瞬间,将产生切向磨削分力,致使砂轮电机消耗功率变化,若测量砂轮旋转所耗功率的仪表上指针摆动,则说明砂轮已接触到工件;若砂轮主轴采用静压轴承,可通过测量两轴承相对油腔的压力差来确定砂轮是否接触到工件,若两对称油腔压力相等,则表示砂轮空转,仪表指针指“零”,若两对称油腔压力不等,则表示砂轮已接触到工件。
在精密车削时,可通过“电眼”进行对刀,在电眼的电子线路上,一个极接刀具(它要与机床绝缘),另一个极接工件。
对刀时,先开动车床使工件旋转,然后慢慢进刀,当指示管阴极飞来的高速电子打在荧光屏上,发出绿色荧光,“电眼”闪跳,表示刀具已接触到工件,刀已对好,若电眼荧光屏不闪跳,则表示刀具未接触到工件,刀未对好。
3.3锋利耐用的刀具,微刃等高的磨具
当机床具备了微量、超微量进给以后,能否切下所要求的很薄的切屑厚度,这将取决于刀具的切削性能。
而它又取决于刀刃的锋利程度,刀刃圆角半径越小则表示刀刃越锋利。
刀刃的最小圆角半径就决定了其可能达到的最小切深。
采用一般刀具都无法实现微量去除,因为碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷等刀具材料其晶粒都太粗,即使经过极精细的刃磨,也无法使其刃口圆角半径小于1μm。
实践证明,最适于超精密切削和镜面切削的理想刀具材料就是天然单晶金刚石,其特点是晶粒细、硬度最高(比地球上已知的任何物质都硬)、弹性模教非常大、摩擦系数非常小、热传导系数很高(比硬质合金高一倍以上)、膨胀系数很小(比硬质合金小几倍到几十倍)、化学稳定性特好(强酸、强碱都不怕)、刀面非常光滑(镜面)、刃口非常锋利(刃口圆角半径可小到0.005~0.01μm,切薄能力强)、不易磨损寿命特长等。
但天然金刚石性脆,质地不纯(可能有杂质、隐裂),耐热性差,切削温度不应超过700℃(温度高易碳化),不适于切削黑色金属(易产生亲和作用)。
用磨具磨削是精密与超精密加工的重要方法之一,很多精密加工所用的切削刀具也是采用磨具进行刃磨的。
随着磨粒尺寸减小(磨粒号数增大),磨粒顶角减小,磨粒顶部刃口圆弧半径也减小。
由此说明,通过改变磨粒粒度,即可改变磨具的磨削性能。
金刚石磨粒的锐角数量比普通磨粒多,金刚石磨粒顶角和磨粒顶部刃口圆弧半径都比普通磨粒小,加上金刚石磨粒的其他优异性能,所以金刚石磨粒成为超精密磨削加工的主要磨料。
普通磨削时,要求砂轮具有较好的“自锐性”,但在低粗糙度的超精密磨削和镜面磨削时,不要求砂轮具有更好的“自锐性”,而是希望砂轮通过精细修整后形成的微刃性和微刃的等高性长期保持,微刃锋利,形状保持性好,半钝化期较长,不容易脱粒,不会大块碎裂,在镜面磨削时要求砂轮还要具有较好的弹性。
3.4加工系统高刚度、高抗振
工艺系统静刚度不能正确反映加工过程中的工艺系统刚度,而动刚度则可描述工艺系统在动态激振力作用下的动态响应特性。
静刚度主要影响工件的形状精度和尺寸精度,而动刚度主要影响工件的形状精度、表面波度和表面粗糙度。
由此可见,工艺系统的静刚度和动刚度都要提高,使系统受力后产生的弹性变形和振幅尽量减小。
加工过程中有了振动就使整个工艺系统处于不稳定的条件下工作。
工艺系统出现振动将带来许多有害后果,它将影响工件表面粗糙度和表面波度、降低刀具寿命、加速砂轮磨损、加速机床零件磨损、限制加工生产率的提高、引起强烈噪声等。
在精密加工与超精密加工过程中那怕出现极其微小的振动,也会使被加工的精密零件无法达到预定的质量要求。
因此,有效地消除各种振动干扰,已成为精密与超精密加工的必要条件。
应注意采取减振和防振措施,如提高工艺系统的抗振性、尽可能减小系统内所有的间隙、选用整体床身、增加系统内的振阻、平衡高速回转的零件、采用减振的刀具和刀杆、采用消振装置、加防振垫、挖防振沟等等。
对机械加工工艺系统既要进行静力学分析,又要进行动力学分析,力图使刀具与工件之间处于精确的相对位置,这样才有可能进行超精密加工。
如果在刀具与工件的振动系统上,能受到高频率而且又有规律的正弦波形的切削力的作用,则该振动系统有可能趋于稳定状态,使刀具与工件的相对位置有可能处于不动状态,这样就能提高加工精度和加工表面质量,也才有可能实现超精密加工。
3.5精化加工设备,稳定加工过程
(1)提高机床主轴回转精度
在精密与超精密加工中,不论是车削还是磨削,很明显,机床主轴回转精度对加工精度的影响都是非常大的。
主轴轴承常采用液压的或空气的静压轴承。
国外多数采用空气静压轴承,其主轴回转精度可达0.05~0.025μm。
(2)提高机床工作台或溜板低速运动的稳定性
超精密切削时的进给量或超精密磨削时金刚石修整器的进给量都应在10~20mm/min左右或更小。
这样低速的运行,应特别注意防止“爬行”现象,在超精密切削和超精密磨削修整砂轮时是决不允许出现“爬行”的。
产生“爬行”的根本原因是滑移面的摩擦系数具有“下降特性”,即滑移速度较低时,摩擦系数随着速度的加大而减小,动摩擦系数小于静摩擦系数,滑移时的摩擦力小于静止时的摩擦力。
提高微量进给稳定性的具体途径是:
①提高滑移面的加工精度和降低表面粗糙度;
②改善滑移面的润滑条件,使之在滑移面之间形成一层油膜,把金属间的干摩擦变成油层间的粘性摩擦。
粘性摩擦无下降特性,故不“爬行”;
③提高微量进给机构传动系统的刚度,能提高其抗“爬行”性能;
④采用液体静压导轨,变干摩擦为粘性摩擦。
采用气体静压导轨(气浮导轨),变滑动状态为浮动状态。
采用滚动导轨、滚动丝杠螺母等,变滑动摩擦为滚动摩擦。
它们均使其无下降特性;
⑤选用摩擦系数小又没有下降特性的摩擦副材料,以改善滑移面之间的摩擦特性;
⑥由于“爬行”是在极低的进给速度下才出现的,因此在微量、超微量进给之前先退出刀具或砂轮,然后再快速引进刀具或砂轮到一定位置后,接着微量、超微量进给,由于中间不停顿,使进给机构滑移面间不产生静摩擦。
有经验操作工人常用手轻轻敲击进给手轮,用振动来消除静摩擦。
(3)提高加工过程中控制系统的稳定性
为了能确保精密、超精密加工过程高稳定,光从机械方面提出上述要求还不够,还必须在电气方面能可靠地抗电磁干扰,以防控制系统发出错误信号,破坏正常加工程序或使机械定位不准。
为此,在电气设计和环境控制等方面应注意解决抗电磁干扰问题。
3.6纳米级检测手段
即使机床能实现微量、超微量进给,刀具能实现微量、超微量切除,但如果没有相应的检测技术和手段,就无法证明,所进行的精密与超精密加工,是否已达到规定的加工精度?
因此,应具备高精度的激光干涉仪、电磁比较仪、表面轮廓仪、圆度仪等。
总之,要想发展纳米加工,必须具备纳米测量。
而且要求测量精度比加工精度要高一个数量级。
纳米级测量是指0.1~100nm=0.0001~0.1μm的测量,例如双频激光干涉测量系统可达0.01μm精度;光学与触针式轮廓扫描系统可达0.001μm精度;外差干涉光学轮廓仪具有0.1nm的分辨率;x射线干涉测量仪具有0.01nm的分辨率;圆度仪可达0.1nm精度;球度仪可达0.01μm精度等等。
这些高精度仪器及测量系统当然都必须放在恒温室里。
3.7控制工作环境
对精密与超精密加工的工作环境应提出恒温、净化、防振等要求。
由于加工过程会产生切削热或磨削热、机床各运动副会产生摩擦热、机床动力源和其他派生热源所发出的热、来自周围环境的辐射热和对流热,从而使加工系统某些部分产生热变形,直接影响工件的尺寸精度、形状精度和位置精度。
工艺系统热变形问题对精密加工、超精密加工、以及大件加工、薄壁件加工尤为重要。
因为在这些加工中热变形所引起的加工误差,约占总加工误差的40~70%。
因而精密与超精密的加工与测量都应在恒温室里进行。
当加工钢铁工件时,温度每变化1℃,则每100mm的长度上就有1~1.6μm的长度误差;在相同条件下,若加工铝合金,则其热变形将增大一倍。
一般的恒温室只控制到20士2℃至20±1℃;先进的恒温室控制到20±0.5℃至20±0.1℃;高水平的恒温室可
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第五节 中国精密与超精密加工技术发展 五节 中国 精密 加工 技术发展
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)