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硬脆材料的超光滑高平面度抛光工艺1 前言硬脆材料如白宝石单晶、微晶玻璃等以其优良特性得到广泛的应用。
微晶玻璃用于如天文望远镜、光学透镜、火箭和卫星的结构材料等，而且也可作标准米尺；白宝石以其良好的透光性和耐磨性等特点用于激光器的反射镜和窗口、异质外延生长的半导体材料或金属材料的基片等。
对硬脆材料进行超精密加工方法的研究，将进一步扩大其应用范围并提高其使用性能。
由于微晶玻璃中无数微小品粒的存在、白宝石硬度高，都认为很难得到超光滑高平面度的表面。
通常的光学抛光机都是动摆式的，即工件相对于磨盘既转动，又沿一定的弧线摆动：工件在抛光的同时也不断地修整抛光模。
但是，当抛光参数设定时，工件和抛光模的面形始终处于非收敛的变化中，即面形朝凹或凸的方向单调改变，不断检查面形，修改抛光参数，对操作员的技术水平要求很高。
我们使用中国航空精密机械研究所研制的超精密研磨机CJY—500进行实验。
其上下主轴均为液体静压主轴，还能够实现研磨盘的超精密车削，平面度小于lμm/φ500，用高精度的研磨盘来保证高精度的工件，勿需抛光中工件对其修整。
当工件与锡磨盘定偏心、同方向、同转速运动时工件表面的材料去除相同，而且工件各点在研磨盘周光滑高平面度的表面奠定了基础。
2 数学模型抛光实验装置如图1所示。
抛光是上盘(工件)、下盘(锡磨盘)相对运动的过程。
首先建立平面去除和运动轨迹的数学模型。
2.1 平面去除的数学模型影响研磨和抛光的因素很多，如压力、时间、速度、抛光波、温度等。
到目前为止，被人们普遍接受的表面材料去除的数学模型是Preston方程：dR/dt=kpv……(2—1)式中k：与被加工材料、工艺参数等有关的系数：p：表面上某一点在t瞬时与研具间的压力；v：该点在t瞬时与工具间的相对运动速度。
DR/dt：单位时间内材料去除量；为了预测研抛试验中材料去除量与运动形式的关系，对(2—1)做如下假设：(1)材料的去除量仅由工件与研具的相互作用引起。
车辆工程技术90机械电子1 超精密加工的技术范畴 在工业的加工领域当中，通常情况下按照加工的精度来划分的话，可以将机械加工一般可以分为三类，分别是：一般加工、精密加工和超精密加工。
随着生产技术的飞速发展，关于加工精度的划分标准也在随着时间的发展而变化，加工的进程也会随之而向前推移，可能过去的精密加工已经沦落为现今社会当中的一半加工的程度了。
因此，可以知道这个划分界限并不是一定的，它是会随着科学技术的发展而提高的，毕竟在如今的数据记录当中并没有主体的数值限制。
超精密加工的环境是在机床设备上进行的，利用刀具与零件之间产生的具有严格约束性的相对运动，从而达到加工出精度超高的产品，接着需要对加工好的材料进行相应的摩擦和去除毛刺，从而获得高形状、高精度的零件。
一般在学术界领域，超精度加工的加工精度通常在0.1μm 以上的，其表面的粗糙度也都是低于0.025μm的。
近年来，随着纳米技术的兴起，超精密加工目前已经进入纳米级精度阶段，逐渐的出现了纳米加工及其相关联的纳米技术。
经过近年来对纳米技术的使用和完善，这项技术已经逐渐的走向成熟，形成了一整套的超精密加工体系，其中包含了超精密切削、超精密磨削、超精密微细加工以及超精密计量等等，慢慢的向更高层次进行突破。
但是影响超精密加工的因素很多，目前只有在现有的基础上，经过研究和采用各种各样新型的技术、并且能够在各个方面融入这些新型技术，真正做到精益求精，达到更高的精度，才能突破传统加工模式的加工精度的界限。
实际上超精密的加工技术就是超精度切削、磨削和细微加工技术的综合应用。
2 超精密加工的关键技术2.1 主轴 目前阶段，在超精密加工机床的使用过程中，使用最高精度的主轴是空气静压轴承主轴，就我国制作出来的磁悬浮列车的轴承也远远达不到空气静压轴承主轴的加工精度，因此磁悬浮列车至今为止还是需要利用空气轴承。
就目前的超精密加工技术而言，空气静压轴承主轴的精度可以达到0.05μm，国内已经达到了这个加工精度的水平，然而国外甚至可以达到0.03μm，即使已经达到了如此精确的加工精度，却依旧不能满足纳米加工技术对于主轴的加工精度要求。
超精密制造技术论文精密和超精密加工技术、制造自动化是先进制造技术的两大领域，而精密和超精密加工技术是先进制造技术中最具有实质性的重要组成部分，店铺整理了超精密制造技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下! 超精密制造技术论文篇一超精密加工技术浅析[摘要] 精密和超精密加工技术、制造自动化是先进制造技术的两大领域，而精密和超精密加工技术是先进制造技术中最具有实质性的重要组成部分，它是先进制造技术的基础与关键，是衡量一个国家工业水平及科学技术水平的重要标志之一。
超精密加工技术的发展促进了机械、电子、半导体、光学、传感器和测量技术以及材料科学的发展。
[关键词] 精密和超精密加工技术半导体制造技术1、概述目前，在工业发达国家中，一般工厂能稳定掌握的加工精度是lμm，与此相应，通常将加工精度在0.1―1μm，加工表面粗糙度在Ra0.02―0.1μm之间的加工方法称为精密加工，而将加工精度高于0.1μm，加工表面粗糙度小于Ra0.01pm的加工方法称为超精密加工。
现代机械工业之所以要致力于提高加工精度，其主要的原因在于: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。
超精密加工技术在尖端产品和现代化武器的制造中占有非常重要地位。
例如:对于导弹来说，具有决定意义的是导弹的命中精度，而命中精度是由惯性仪表的精度所决定的。
制造惯性仪表，需要有超精密加工技术和相应的设备【1】。
例如:美国民兵m型洲际导弹系统陀螺仪的精度为0.03°一0.05°/h，其命中精度的圆概误差为500m，而MX 战略导弹(可装载10个核弹头)制导系统陀螺仪比民兵m型导弹高出一个数量级，从而保证命中精度的圆概率误差只有50~150m。
如果1kg重的陀螺转子，其质量中心偏离其对称轴0.5nm，则会引起100m的射程误差和50m的轨道误差。
惯性仪表中有许多零件的制造精度都要求达到小于微米级。
.. ELID超精密磨削技术综述蔡智杰天津大学机械工程学院机械工程系2014级硕士生摘要：金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(Electrolytic In-process Dressing, 简称ELID)磨削技术作为一种结合传统磨削、研磨、抛光为一体的复合镜面加工技术，开辟了超精密加工的新途径，具有广发的应用价值。
本文将从工作原理、磨削机理、工艺特点、影响因素及磨削机床的分类等方面系统地介绍ELID超精密磨削技术，并通过分析国外研究应用状况，阐述该技术在精密加工制造行业的应用发展前景。
关键词：在线电解修整(ELID) 超精密镜面加工金属基超硬磨料砂轮硬脆材料磨削机理0 引言随着制造行业的飞速发展，硬质合金、工程瓷、光学玻璃、玻璃瓷、淬火钢及半单晶硅等硬脆难加工材料得到广泛应用，寻求低成本、高效率的超精密加工技术的研究工作正在广泛开展。
超精密镜面磨削技术是一种借助高性能的机床、良好的工具(砂轮)、完善的辅助技术和稳定的环境条件，控制加工精度在0.1μm级以下、表面粗糙度Ra<0.04μm甚至Ra<0.01μm的磨削方法[1]。
然而，由于传统磨削工艺效率低、磨削力大、磨削温度高，且砂轮极易钝化、堵塞而丧失切削性能，从而造成加工面脆性破坏，加工质量恶化，难以满足高精度、高效率的加工要求。
随着砂轮精密修整技术的发展及超微细粒度砂轮的使用，将磨削加工的材料去除工作引入到一个新的领域。
ELID磨削技术是应用电化学反应的非传统材料去除技术来解决金属基超硬磨料砂轮的修整问题的超精密镜面加工技术，以其效率高、精度高、表面质量好、加工装置简单及适应性广等特点，已较广泛用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域。
1 ELID磨削的基本原理ELID(Electrolytic In-process Dressing)磨削是在磨削过程中，利用非线性电解修整作用使金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化层的连续修整用与钝化膜抑制电解的作用达到动态平衡。
先进制造技术课程大作业2014年10月ELID超精密磨削技术综述蔡智杰天津大学机械工程学院机械工程系2014级硕士生摘要：金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(Electrolytic In-process Dressing, 简称ELID)磨削技术作为一种结合传统磨削、研磨、抛光为一体的复合镜面加工技术，开辟了超精密加工的新途径，具有广发的应用价值。
本文将从工作原理、磨削机理、工艺特点、影响因素及磨削机床的分类等方面系统地介绍ELID超精密磨削技术，并通过分析国内外研究应用状况，阐述该技术在精密加工制造行业的应用发展前景。
关键词：在线电解修整(ELID) 超精密镜面加工金属基超硬磨料砂轮硬脆材料磨削机理0 引言随着制造行业的飞速发展，硬质合金、工程陶瓷、光学玻璃、玻璃陶瓷、淬火钢及半单晶硅等硬脆难加工材料得到广泛应用，寻求低成本、高效率的超精密加工技术的研究工作正在广泛开展。
超精密镜面磨削技术是一种借助高性能的机床、良好的工具(砂轮)、完善的辅助技术和稳定的环境条件，控制加工精度在0.1μm级以下、表面粗糙度Ra<0.04μm甚至Ra<0.01μm的磨削方法[1]。
然而，由于传统磨削工艺效率低、磨削力大、磨削温度高，且砂轮极易钝化、堵塞而丧失切削性能，从而造成加工面脆性破坏，加工质量恶化，难以满足高精度、高效率的加工要求。
随着砂轮精密修整技术的发展及超微细粒度砂轮的使用，将磨削加工的材料去除工作引入到一个新的领域。
ELID磨削技术是应用电化学反应的非传统材料去除技术来解决金属基超硬磨料砂轮的修整问题的超精密镜面加工技术，以其效率高、精度高、表面质量好、加工装置简单及适应性广等特点，已较广泛用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域。
1 ELID磨削的基本原理ELID(Electrolytic In-process Dressing)磨削是在磨削过程中，利用非线性电解修整作用使金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化层的连续修整用与钝化膜抑制电解的作用达到动态平衡。
EL ID磨削硬脆材料精密和超精密加工的新技术张飞虎 朱 波 栾殿荣 袁哲俊( 哈尔滨工业大学机械工程系 哈尔滨 150001 )文 摘 金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(E lectrolytic In2process Dressing,简称E L ID)磨削技术是国外近年发展起来的一种硬脆材料精密和超精密加工新技术。
本文介绍了E L ID磨削技术的基本原理、工艺特点和国内外研究应用情况。
应用E L ID磨削技术,可对工程陶瓷等硬脆材料实现高效率磨削和精密镜面磨削。
关键词 精密和超精密加工,磨削,砂轮,修整EL ID Grinding A New Technology for Precision andUltraprecision Machining of Hard and Brittle MaterialsZhang Feihu Zhu Bo Luan Dianrong Yuan Zhejun( Department of Mechanical Engineering,Harbin Institute of Technology Harbin 150001 )Abstract EL ID grinding which applies metal bonded grinding wheel with superhard abrasives and electrolytic in2process dressing is a newly developed technology for precision and ultraprecision machining of hard and brittle ma2 terials.In this paper the basic principle,characteristics,research and application of EL ID grinding are introduced.By EL ID,efficient grinding and mirror surface grinding of ceramics and other hard and brittle materials can be realized.K ey w ords Precision and ultraprecision machining,Grinding,Grinding wheel,Dressing1 引言金刚石、CBN超硬磨料具有硬度高、耐磨性好等优良的切削性能,自美国GE公司1957年和1969年批量生产人造金刚石、CBN磨料以来,除少数做成刀具外,大部分都用于制造磨具。
硬脆材料超精密加工关键技术研究随着科技的快速发展，超精密加工技术已经成为现代制造业中不可或缺的关键技术之一。
尤其是在硬脆材料的加工中，超精密加工技术的应用显得尤为重要。
本文将详细探讨硬脆材料超精密加工的关键技术，以期为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
超精密加工技术是指通过采用高精度的机床、工具和工艺方法，将原材料或半成品加工成精度高、表面质量好的最终产品。
从20世纪60年代开始，随着计算机、激光、新材料等技术的飞速发展，超精密加工技术也不断取得重大突破。
如今，超精密加工技术已经广泛应用于航空、航天、能源、医疗等领域。
在硬脆材料的加工中，超精密加工技术可以有效提高加工效率和产品质量。
例如，利用超精密加工技术可以制造出高精度的光学元件、半导体芯片、陶瓷零件等，这些产品在各自领域都具有重要的应用价值。
硬脆材料由于其硬度高、脆性大等特点，加工过程中容易出现裂纹、崩边、表面粗糙等问题。
因此，在硬脆材料的超精密加工中，需要解决以下难点：裂纹问题：硬脆材料在加工过程中容易产生裂纹，降低产品的合格率。
崩边问题：由于硬脆材料的硬度较高，加工时容易出现崩边现象，影响产品的精度和表面质量。
表面粗糙问题：硬脆材料在加工过程中容易出现表面粗糙的现象，影响产品的性能和使用寿命。
机床和工具的精度问题：由于硬脆材料的加工精度要求高，因此需要高精度的机床和工具来保证。
采用先进的加工工艺和工具，如激光加工、水刀切割、超声波加工等，以减少加工过程中对材料的损伤。
对硬脆材料进行预处理，如加热、冷却、加载等，以改善其加工性能。
采用高精度的机床和工具，并定期进行维护和校准，以保证加工的精度和稳定性。
对加工参数进行优化，如切削速度、切削深度、进给速度等，以提高加工效率和产品质量。
下面以光学元件和陶瓷零件的超精密加工为例，说明超精密加工技术在硬脆材料加工中的应用。
光学元件的超精密加工：光学元件是光学系统的基本组成部分，其精度和表面质量对整个光学系统的性能有着至关重要的影响。
超精密加工技术可以用于制造高精度的光学元件，如透镜、棱镜、反射镜等。
通过采用先进的超精密加工工艺和检测技术，可以保证光学元件的精度和表面质量，提高整个光学系统的性能。
陶瓷零件的超精密加工：陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、高温稳定性等特点，因此在许多领域得到广泛应用。
然而，由于陶瓷材料的硬度和脆性较大，其加工难度也相对较大。
超精密加工技术可以解决陶瓷零件的加工难题，制造出高精度的陶瓷零件，如轴承、密封件、喷嘴等。
通过采用先进的超精密加工工艺和陶瓷专用刀具，可以保证陶瓷零件的精度和表面质量，提高产品的可靠性和使用寿命。
为了验证超精密加工技术在硬脆材料加工中的效果，分别对光学元件和陶瓷零件进行了实验验证。
光学元件的实验验证：采用超精密加工技术制造了10个光学元件，并与传统加工方法制造的光学元件进行了对比实验。
实验结果表明，超精密加工技术制造的光学元件在精度、表面质量和透光率等方面均优于传统加工方法制造的光学元件。
同时，对实验结果进行了量化分析，得出了超精密加工技术可以提高光学元件的质量和性能的结论。
陶瓷零件的实验验证：采用超精密加工技术制造了10个陶瓷零件，并与传统加工方法制造的陶瓷零件进行了对比实验。
实验结果表明，超精密加工技术制造的陶瓷零件在精度、表面质量和耐磨性等方面均优于传统加工方法制造的陶瓷零件。
同时，对实验结果进行了量化分析，得出了超精密加工技术可以提高陶瓷零件的质量和性能的结论。
本文对硬脆材料超精密加工关键技术进行了深入研究，得出了以下超精密加工技术在硬脆材料加工中具有广泛的应用前景，可以制造出高精度、高质量的产品，提高产品的性能和使用寿命。
在硬脆材料超精密加工中，需要解决裂纹、崩边、表面粗糙等难点问题。
本文旨在深入探讨精密磨料水射流加工硬脆材料的冲蚀机理及抛光技术。
简要介绍精密磨料水射流加工硬脆材料的相关背景及其在工业领域的应用前景；接着，详细分析精密磨料水射流加工硬脆材料的冲蚀机理，包括冲蚀过程、影响因素等；对精密磨料水射流加工硬脆材料的抛光技术进行探讨，阐述常规抛光方法及存在的问题。
精密磨料水射流加工是一种新型的加工技术，具有非接触、无热效应、高效节能等特点，被广泛应用于硬脆材料的加工领域。
硬脆材料是指硬度高、脆性大的材料，如玻璃、陶瓷、硬质合金等，这些材料具有优异的性能，如高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性等，因此在工业领域具有广泛的应用前景。
精密磨料水射流加工硬脆材料的冲蚀机理主要是基于高压水射流对材料的冲击作用，使材料表面受到冲击而产生微裂纹，同时磨料在冲击过程中对材料表面进行切削和磨损，从而实现对材料表面的加工。
冲蚀过程受到多个因素的影响，如水射流压力、磨料类型和粒度、冲击角度等。
在精密磨料水射流加工硬脆材料的过程中，为了获得更好的加工效果，通常需要进行抛光处理。
常规的抛光方法包括机械抛光、化学抛光和电解抛光等。
然而，这些方法存在一些问题，如加工效率低、抛光效果不佳等。
因此，需要研究更加高效、准确的抛光技术，以提高精密磨料水射流加工硬脆材料的表面质量。
精密磨料水射流加工硬脆材料的应用前景十分广阔。
在航空航天领域，硬脆材料被广泛应用于制造各种零部件，如涡轮发动机叶片、航空框架等，通过精密磨料水射流加工技术可以提高零部件的精度和表面质量，从而提高航空航天器的性能和可靠性。
在汽车制造领域，硬脆材料被用于制造发动机缸体、气缸盖等关键部件，通过精密磨料水射流加工技术可以实现对硬脆材料的高效、精准加工，从而提高汽车的性能和品质。
在能源领域，硬脆材料被用于制造太阳能电池板、核反应堆零部件等，通过精密磨料水射流加工技术可以实现对硬脆材料的精细加工，提高能源利用效率和设备可靠性。
在医疗器械领域，硬脆材料被广泛应用于制造各种高精度医疗设备，如光学仪器、人工关节等，通过精密磨料水射流加工技术可以实现对硬脆材料的精细加工，提高医疗设备的性能和可靠性。
精密磨料水射流加工硬脆材料的技术在工业领域具有广泛的应用前景，深入研究其冲蚀机理及抛光技术对于提高硬脆材料的加工效率和表面质量具有重要意义。
未来，需要进一步研究高效、环保的加工技术，拓展精密磨料水射流加工硬脆材料的应用领域，促进工业制造领域的可持续发展。
微结构阵列的超精密切削加工与测量关键技术研究微结构阵列在众多领域具有广泛应用，如微电子、生物医学和光学等。
微结构阵列的超精密切削加工与测量关键技术对于提高微结构阵列的制造质量和精度具有重要意义。
本文将围绕微结构阵列的超精密切削加工与测量关键技术进行深入探讨。
微结构阵列超精密切削加工技术是一种高精度的制造方法，其主要特点是利用超精密机床和刀具，在微米甚至纳米级别对材料进行切削加工。
为了达到超高的精度，微结构阵列超精密切削加工技术需要解决的关键因素包括机床精度、刀具性能、切削热效应、切削力效应等。
在微结构阵列超精密切削加工过程中，机床精度的提高是实现高精度制造的基础。
同时，刀具的性能也对加工质量产生重要影响，包括刀具的硬度、耐磨性和抗冲击性等。
切削热效应和切削力效应也是影响加工质量的重要因素。
为了解决这些挑战，可以采取以下措施：提高机床的设计和制造精度，采用先进的误差补偿技术，以实现更高精度的加工。
研发高性能的刀具材料和涂层技术，提高刀具的寿命和性能。
探索切削工艺优化方法，以降低切削热效应和切削力效应的影响。
微结构阵列测量技术是确保制造精度和质量的关键手段。
其主要特点是通过各种测量方法和仪器，在微米甚至纳米级别对材料进行尺寸、形状、位置等参数的测量。
为了达到高精度的测量，微结构阵列测量技术需要解决的关键因素包括测量方法的选取、测量设备的精度、环境干扰等。
在微结构阵列测量过程中，测量方法的选取应根据具体的应用场景和要求进行。
例如，光学测量方法具有非接触、高精度和高效率等特点，但在复杂形状和多层结构的测量方面可能受到限制。
而扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等微观形貌测量方法则可以对复杂结构和多层结构进行高精度测量。
测量设备的精度也对测量结果产生重要影响，因此需要定期进行设备校准和维护。
为了解决这些挑战，可以采取以下措施：根据实际应用需求，选取合适的测量方法，如光学测量、形貌测量等。
提高测量设备的精度和稳定性，采用先进的误差补偿和数据处理技术。
构建稳定的测量环境，降低环境因素对测量结果的影响。
微结构阵列超精密切削加工与测量关键技术之间具有密切的和相互作用。
超精密切削加工技术的进步可以提升微结构阵列的制造精度和质量，而测量技术的提升则可以为超精密切削加工提供准确的反馈和指导。
通过对微结构阵列超精密切削加工与测量关键技术的特点和优势进行分析，可以发现两者之间的协同作用可以进一步提高微结构阵列的制造水平和精度。
超精密切削加工技术的优势在于高精度、高效率和高可靠性，而测量技术的优势在于准确、快速和非接触性。
通过将两者进行有机结合，可以实现微结构阵列制造的高精度、高效率和低成本。
未来发展方向和关键技术路线可以包括以下方面：提升机床和刀具的设计和制造水平，研发更高效的切削工艺，以实现更高精度的超精密切削加工。
拓展测量方法的适用范围和提高测量设备的精度，研发更准确、快速和非接触性的测量技术，以实现更准确的微结构阵列测量。
建立微结构阵列超精密切削加工与测量综合应用平台，将加工和测量过程进行一体化设计，以实现更高效、准确的微结构阵列制造。
加强基础研究，包括机床动力学、刀具磨损、切削热效应、切削力效应等方面，以为微结构阵列超精密切削加工与测量提供更全面的理论和技术支持。
结论本文对微结构阵列的超精密切削加工与测量关键技术进行了深入探讨。
通过对微结构阵列超精密切削加工技术、测量技术以及两者之间的综合应用进行分析，可以发现这些关键技术在微结构阵列制造中具有重要地位和应用价值。
未来，随着科学技术的不断发展和进步，微结构阵列超精密切削加工与测量关键技术必将不断创新和完善，为微结构阵列的高精度制造提供更为强大和有效的支持。
随着科学技术的发展，发动机叶片作为航空发动机的关键部件，其性能和精度的提高对于整个发动机的性能和效率有着至关重要的影响。
精密电解加工技术作为近年来发展迅速的一种加工技术，其高效、高精度、低成本的优势引起了人们的广泛。
本文将围绕发动机叶片精密电解加工关键技术进行展开，旨在提高发动机叶片的制造质量和生产效率。
目前，发动机叶片的制造主要采用传统的切削加工方法，但这些方法存在着刀具磨损、表面粗糙度差、生产效率低等问题。
而精密电解加工技术通过利用电化学反应实现工件的加工，具有无需切削力、加工精度高、表面质量好等优点，因此在发动机叶片制造中具有广阔的应用前景。
发动机叶片精密电解加工关键技术主要包括以下几个方面：电解液的选择与优化：电解液是电解加工的核心要素之一，其选择与优化直接影响到加工过程的稳定性、加工精度和表面质量。
