第一章-精密和超精密加工技術(shù)及發(fā)展展望要點.ppt

1、精密制造工程2008.9,第一章 精密和超精密加工技術(shù)及發(fā)展展望,本章內(nèi)容,發(fā)展精密和超精密加工技術(shù)的重要性 超精密加工技術(shù)的現(xiàn)狀 超精密加工技術(shù)發(fā)展展望,發(fā)展精密和超精密加工技術(shù)的重要性,我國機械行業(yè)落后主要體現(xiàn) 高度的自動化技術(shù) 精密和超精密加工技術(shù) 精密和超精密加工技術(shù)應用范圍 尖端技術(shù) 國防工業(yè) 微電子工業(yè),精密與超精密加工技術(shù)概述,精密加工 在一定的發(fā)展時期，加工精度和表面質(zhì)量達到較高程度的加工工藝。 超精密加工 在一定的發(fā)展時期，加工精度和表面質(zhì)量達到最高程度的加工工藝。,瓦特改進蒸汽機 鏜孔精度 1mm 20 世紀 40 年代 最高精度 1m 20 世紀 末 精密加工：0.1m，

2、Ra 0.01m（亞微米加工） 超精密加工： 0.01m ，Ra 0.001m（納米加工）,微細加工 微小尺寸的精密加工 超微細加工 微小尺寸的超精密加工,幾種典型精密零件的加工精度,精密加工與超精密加工的發(fā)展,精密和超精密的作用,提高綜合性能和質(zhì)量 提高穩(wěn)定性和可靠性 小型化 裝配互換性好，易于實現(xiàn)自動裝配,是一個國家制造業(yè)水平重要標志 例：美國哈勃望遠鏡形狀精度0.01m；超大規(guī)模集成電路最小線寬0.1m 是先進制造技術(shù)基礎和關鍵 例：陀螺儀球圓度0.1m，粗糙度Ra0.01m，導彈命中精度控制在50m范圍內(nèi)；飛機發(fā)電機轉(zhuǎn)子葉片加工誤差從60m降至12m，發(fā)電機壓縮效率從89%提高到94%

3、；齒形誤差從3-4m減小1m，單位重量齒輪箱扭矩可提高一倍 是新技術(shù)的生長點 精密制造涉及多種基礎學科和多種新興技術(shù)，其發(fā)展將會帶動和促進這些相關科學技術(shù)的發(fā)展,精密與超精密加工地位,精密加工的種類,精密和超精密舉例,陀螺儀 人造衛(wèi)星儀表的真空無潤滑軸承 Hubble望遠鏡 飛機發(fā)動機葉片 大規(guī)模集成電路 計算機存儲介質(zhì) 民用產(chǎn)品,陀螺儀,右邊的圓球就是石英制的轉(zhuǎn)子，近乎完美的球體,飛機發(fā)動機的葉片,大規(guī)模集成電路的芯片技術(shù),大規(guī)模集成電路,單晶硅切片制造芯片,切割封裝,芯片局部顯微圖像,大規(guī)模集成電路的芯片技術(shù),目前0.25-0.18m已開始進入大生產(chǎn)。0.15-0.13m大生產(chǎn)技術(shù)也已完成

4、開發(fā). 集成電路技術(shù)是近50年來發(fā)展最快的技術(shù)，其設計規(guī)則從1959年以來40年間縮小了140倍,而平均晶體管價格降低了107倍。 集成電路自發(fā)明以來，集成電路芯片的集成度每3年提高4倍，而加工特征尺寸縮小2倍。這Intel公司創(chuàng)始人之一的Gordon E. Moore博士1965年總結(jié)出的摩爾定律 .,Hubble望遠鏡,微細齒輪,計算機存儲介質(zhì),剃須刀網(wǎng)刃的精密電鑄,光刻 彎曲成形 電鍍沉積 分離,精密制造的主要研究領域,精密切削 精密磨削和研磨 特種精密加工 微細加工,精密加工方法及發(fā)展預測,超精密加工技術(shù)的現(xiàn)狀,超精密加工技術(shù)的新發(fā)展 超精密加工的設備 超精密加工機理研究 檢測和誤差補

5、償 工作環(huán)境,超精密加工技術(shù)的新發(fā)展,超精密的加工集成系統(tǒng) 設備 測量、檢測 計算機控制、補償 環(huán)境 超精密加工的對象 有色金屬及合金 硬脆材料 黑色金屬 復合材料,中小型精密零件的加工精度,加工零件 (m) Ra (m) 形狀精度 激光光學零件 0.010.006 0.1 磁頭 0.02 平面度 0.04 多面鏡 0.010.02 平面度 0.04 磁盤 0.010.004 波度0.020.01 磁盤 0.010.004 波度0.020.01 非球面模具 0.01 10.3,超精密加工的設備,美國LLL實驗室的 DTM-3、LODTM超精密金剛石車床 英國Cranfield的OAGM2500

6、超精密金剛石車床 歐洲COLATH的超精密金剛石切削機床 日本小型超精密金剛石切削機床,LODTM超精密金剛石車床,LODTM超精密金剛石車床,Lawrence Livermore Laboratory,我國研發(fā)的納米級超精密數(shù)控車床NAM-800,超精密加工機理研究,切削工具 金剛石刀具有色金屬 磨削、研磨黑色金屬 工件材料的處理方式,檢測和誤差補償,工件檢測 光波干涉測量 隧道掃描顯微鏡 機床本身精度檢測 主軸工作臺徑向跳動 機床重復定位精度檢測,工作環(huán)境,溫度 振動 潔凈度 噪聲 濕度 其它,超精密加工技術(shù)發(fā)展展望,國外發(fā)展尖端 按材料分 傳統(tǒng)有色金屬 難切削材料 非金屬硬脆材料 按加工分 切削加工 帶檢測反饋 帶表面涂層處理以及綜合應用,我國超精密加工技術(shù)發(fā)展展望,超精密切削磨削的機理研究 超精密設備性能 超精密加工檢測以及誤差補償 超精密加工環(huán)境控制 超