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先进制造技术-超精密研磨PPT

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超精密磨削PPT培训课件

超精密磨削PPT培训课件
运用统计方法对加工过程进行监控，通过控制图对加工过程的稳 定性进行分析和控制。
测量系统分析（MSA）
对测量系统进行评估和分析，确保测量结果的准确性和可靠性。
质量工具应用
运用质量管理工具如因果图、流程图、直方图等，对质量问题进行 分析和改进。
05 超精密磨削的未来发展
新材料对超精密磨削的影响
轻质材料
02 超精密磨削技术原理
磨削的基本原理
磨削是通过硬质颗粒在工件表面 摩擦、刻划和切削作用，使工件
表面材料逐渐去除的过程。
磨削过程中，磨粒对工件表面的 压力和摩擦产生热量，使工件表 面局部熔化或软化，从而实现对
工件的切削和抛光。
磨削不仅可以加工金属材料，还 可以加工非金属材料，如玻璃、
陶瓷等。
超精密磨削的特殊技术
感谢您的观看
超精密磨削工具包括各种磨盘、 砂轮、研磨剂等，其质量和选 择直接影响加工精度和表面质 量。
超精密磨削设备与工具需要定 期维护和校准，以确保其精度 和可靠性。
03 超精密磨削的工艺流程
粗磨阶段
总结词
去除多余材料
详细描述
粗磨阶段是超精密磨削工艺流程的起始阶段，主要任务是去除多余的材料，为 后续精磨和抛光阶段打下基础。在这一阶段，使用较硬的磨料和较大的磨削压 力，以较快的磨削速度去除大部分的余量。
新技术与新工艺的发展趋势
1 2
智能化磨削
利用人工智能、大数据等先进技术，实现超精密 磨削过程的智能监控、智能优化和智能决策，提 高加工精度和效率。
绿色磨削
在环保要求日益严格的背景下，发展绿色磨削技 术，减少加工过程中的材料浪费和环境污染。
3
微纳磨削
随着微纳制造技术的发展，超精密磨削将向微纳 级别发展，实现更小尺度的高精度加工。

《超精密加工技术》PPT课件

《超精密加工技术》PPT课件

X轴滑台
主轴
刀架 z轴滑台
光路护罩
基座
周缘 护板
图3 T形布局的金刚石车床
一、 精细与超精细加工技术
➢ 金刚石车床主要性能指标〔表3〕
表3 金刚石车床主要性能指标
最大车削直径和长度 /mm
最高转速 r/mm
最大进给速度mm /min
数控系统分辩率 /μm
重复精度(±2σ) / μ m
主轴径向圆跳动 / μ m
➢ 例：美国陀螺仪球圆度0.1μm，粗糙度Ra0.01μm， 导弹命中精度控制在50m范围内；英国飞机发电机转子叶 片加工误差从60μm降至12μm，发电机压缩效率从89% 提高到94%；齿形误差从3-4μm减小1μm，单位重量齿 轮➢ 箱精扭细矩加可工提与高超一精倍细加工技术是新技术的生长点
➢ 精细与超精细加工技术涉及多种根底学科和多种新 兴技术，其开展无疑会带动和促进这些相关科学技术的开 展
R 350
AA
6.4
R=0.5～1.2 50 B
R 110～1200 B
6.4
6.4
A-A 60
10 B-B
60
60
图6 金刚石刀具角度
一、 精细与超精细加工技术
金刚石车床
单点金刚石车床加工铜工件 单点金刚石车床的非球面光学超精细加工
图7 金刚石车床及其加工照片
加工4.5mm陶瓷 球
一、 精细与超精细加工技术
精密与超精密加工设备造价高，难成系列。常常针对某一特定产 品设计（如加工直径3m射电天文望远镜的超精密车床，加工尺寸小于 1mm微型零件的激光加工设备）。
◆ 与自动化技术联系紧密
广泛采用计算机控制、适应控制、再线检测与误差补偿技术，以

【机械制造】超精密加工技术ppt模版课件

【机械制造】超精密加工技术ppt模版课件
• 概述 • 超精密加工范畴 • 超精密加工现状 • 超精密加工的设备与环境 • 超精密加工的发展展望
18.03.2021
Page 18
超精密加工范畴
• 在过去相当的一段时期，精密加工、特别是超精 密加工的应用范围很狭窄。近十几年来，随着科 学技术和人们生活水平的提高，精密和超精密加 工不仅进入了国民经济和人民生活的各个领域， 而且从单件小批生产方式走向大批量的产品生产 。
• 概述 • 超精密加工范畴 • 超精密加工的设备与环境 • 超精密加工技术的发展展望
18.03.2021
Page 3
概述
• 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。
18.03.2021
Page 16
概述
• 在英国国家纳米技术(NION)计划已开始实行，纳 米技术战略委员会(Nanotechno1ogy Strategy Committee)巳建立，正在实行合作的研究计划， 1990年6月英国正式出版《纳米技术》学术期刊。
18.03.2021
Page 17
超精密加工技术
18.03.2021
Page 34
超精密加工技术的机床设备
• 为实现超精密位置的确定，采用了精密数字伺服方 式，控制部分为内装式CNC装置和激光干涉测长仪 ，实现随机测量定位。为了实现刀具的微量进给， 在DC伺服机构内装有压电式微位移机构，可实现 nm级微位移。该车床采用了恒温油淋浴系统，油温 控制在20士0.0005˚，消除了加工中的热变形。该 车床还采用了压电晶体误差补偿技术，使加工精度 达到0.025μm，该机床可用于加工平面，球面及非 球面，用于加工激光核聚变工程的零件，红外线装 置用零件以及大型天体望远镜。

精密与超精密加工技术.ppt

精密与超精密加工技术.ppt

2.2精密与超精密加工的主要方法
1、 ELID（Electrolytic In-Process Dressing）
金刚石砂轮
（铁纤维结合剂）
电源
电刷
冷却液
＋－
进给
冷却液
图2-8 ELID磨削原理
使用ELID磨削，冷却液为一种特殊电解液。通电后，砂 轮结合剂发生氧化，氧化层阻止电解进一步进行。在切削 力作用下，氧化层脱落，露出了新的锋利磨粒。由于电解 修锐连续进行，砂轮在整个磨削过程保持同一锋利状态。
Ra ＜0.02μm
雷达导波管 平面度垂直度误差 ＜ 0.1μm Ra ＜0.02μm
卫星仪表轴承 圆柱度误差 ＜0.01μm
Ra ＜0.002μm
天体望远镜 形状误差 ＜ 0.03μm
Ra ＜0.01μm
精密加工与超精密加工的发展（图2-1）
2.1 概 述
加工误差（μm）
102 101 100 10-1 10-2 10-3
1140 1020 640 720
2.2精密与超精密加工的主要方法
金刚石刀具
超精切削刀具材料：天然金刚石，人造单晶金刚石
金刚石的晶体结构：规整的单晶金刚石晶体有八面体、
十二面体和六面体，有三根4次对称轴，四根3次对称轴和
六根2次对称轴（图2-4）。
L4 （100）
L2
L3
（111）
（110）
与高新技术产品紧密结合 精密与超精密加工设备造价高，难成系列。常常针对某一 特定产品设计（如加工直径3m射电天文望远镜的超精密车 床，加工尺寸小于1mm微型零件的激光加工设备）。 与自动化技术联系紧密 广泛采用计算机控制、适应控制、再线检测与误差补偿技 术，以减小人的因素影响，保证加工质量。

《精密超精密加工》课件

《精密超精密加工》课件

04
精密超精密加工材料
金属材料
01
02
03
钢铁
常用的金属材料，具有高 强度、耐磨性和耐腐蚀性 ，适用于各种精密超精密 加工应用。
铜合金
具有良好的导热性和导电 性，广泛用于电子和通信 行业。
钛合金
具有高强度、轻质和耐腐 蚀性，常用于航空和医疗 领域。
非金属材料
陶瓷
具有高硬度、耐高温和化学稳定性，适用于高精度和 高硬度的加工需求。
详细描述
防止加工过程中的损伤需要从多个方面入手，包括优化刀具设计、选择合适的切削参数 、加强刀具管理和维护等。此外，采用新型的涂层技术和刀具材料也是防止损伤的有效
手段。
06
பைடு நூலகம்
精密超精密加工的应用案例
航空航天领域的应用案例
总结词
精密超精密加工技术在航空航天领域的应用广泛，涉 及发动机叶片、涡轮盘、航空仪表等关键部件的制造 。
这些技术包括离子束加工、电子束加工、激光束加工等。这些技术通常具有更高的加工精度和更广泛 的适用范围，可以应用于各种不同的材料和领域。
03
精密超精密加工设备与工具
超精密切削加工设备
01
超精密切削加工设备主要用于高 精度零件的切削加工，其特点是 切削精度高、加工表面质量好、 加工效率高。
02
常见的超精密切削加工设备包括 数控机床、激光切割机、水切割 机等。
汽车工业领域的应用案例
总结词
精密超精密加工技术在汽车工业领域的应用主要涉及 汽车发动机、变速器、制动系统等关键零部件的制造 。
详细描述
在汽车工业领域，精密超精密加工技术主要用于制造汽 车发动机、变速器、制动系统等关键零部件。这些零部 件的性能对汽车的性能和安全性有重要影响。精密超精 密加工技术能够提高零部件的精度和耐磨性，降低摩擦 和阻力，提高燃油经济性和排放性能。同时，还能缩短 产品研发周期，提高生产效率，降低制造成本。

超精密研磨与抛光课件[行业荟萃]

超精密研磨与抛光课件[行业荟萃]
应力、应变、表面硬度、表面粗糙度、残余 应力、表面裂纹、表面成分等。
行业借鉴
7
研磨特点
1. 不选择切削用量，只限定压强和加工时间。
2. 研磨是在良好的预加工基础上进行的，加工余量小。
3. 研磨过程中工件与研具的接触是随机的，可使高点相
互修整，逐步减少误差。
4. 降低表面粗糙度效果明显，提高精度不明显，生产率
行业借鉴
23
超精密抛光加工机理和特点
➢ 用涂有抛光膏的软轮（抛光轮）高速旋转（或往复运 动）对工件进行微弱切削，从而降低工件表面粗糙度， 提高光亮度的一种精密加工方法。 ➢ 软轮用皮革、毛毡、帆布等材料叠制而成，具有一定 弹性。抛光膏由磨料和油脂（油酸、硬脂酸、煤油、石 蜡）调制而成。 ➢ 抛光不能提高尺寸精度、形状精度和位置精度。
55
双面研磨机
行业借鉴
56
行业借鉴
57
行业借鉴
58
研磨加工设备
行业借鉴
59
行业借鉴
60
行业借鉴
61
研磨（抛光）工具
✓ 研磨工具：磨损要小，容易修正精度。 ✓ 研具工作面的形状精度会反映到工件上，必须减
小因研具磨损和变形引起的精度下降。
行业借鉴
62
抛光工具
行业借鉴
63
研磨磨料
行业借鉴
✓ 利用磨料本身或研磨剂与工件之间的化学作用，对工
件进行研磨抛光。
✓ 在腐蚀液中研磨，是为了利用腐蚀液的腐蚀作用，提
高效率。
✓ 工件与研磨液或磨料进行化学反应，可促进研磨的进
行。
行业借鉴
74
机理：机械+化学作用，称为“增压活化”。
活性 抛光液
工具运动方向 加压

第5章-超精密研磨与抛光PPT课件


27
抛光垫修整器的三种磨粒分布方式
均匀分布型
2021/7/24
任意分布型
成簇分布型
28
抛光机
多头、单头抛光机
Polish Overarm
2021/7/24
Substrate Carrier
Polish Table
Substrate Carrier with Polish Overarm
29
抛光液类型
31
MCP Process
2021/7/24
Stage I : The abrasive grit and the substrate are drawn together due to chemical reaction.
Stage II : The mechanical forces generated from polishing pressure and friction from relative motion.
2021/7/24
10
行星轮式双面平面研磨机
2021/7/24
11
行星轮式双面平面研磨机
2021/7/24
12
超精密平面研磨机
可以用单 面研磨， 也可以用 双面研磨。
进行高质 量平行平 面研磨时， 需使用双 面研磨。
2021/7/24
13
单面研磨机
2021/7/24
14
平面研磨的研具
为确保几何形状精度，研磨端面小的高精度平 面工件时要使用弹性变形小的研具；除特种玻 璃外，可以用在加工成平面的金属板上涂一层 四氟乙烯，或镀铅和铟；
电泳抛光46磁力抛光的加工原理形成研磨抛光去毛刺等47磁力抛光的加工机理电化学腐蚀磨损48磁力研磨加工的应用非磁性直管内壁的磁力研磨利用永久磁铁产生磁场利用电磁场磁力滚抛4950磁场由永久铁产生进给磁力环循环泵5152球面和复杂曲面的磁力研磨53异型件的抛光去毛刺磁性磨粒磁极磁极54磁力滚抛加工55磁力悬浮研磨56磁流体研磨加工magneticfluidgrinding铁粉3nm基液媒体60年代美国首先用于宇航工业57磁流体的性质在磁场作用下受重力和磁场力表现为表观密度随外磁场强度的增加而增大被磁化的磁流体相对于磁场方向具有光的各向异性超声波在磁性液体中传播时其速度及衰减与外磁场有关呈各向异性5890年代初wikordonski提出并且验证了磁流变抛光技术59polishaperturesup7501000mm60传统抛光磨料和工件是硬接触磨粒对工件的平均正压力001n对工件材料破碎去除引起工件表面损伤

超精密磨削PPT课件


.
13
普通磨料磨具的标志
普通磨料固结磨具的标志按国标GB2484-84规定，其书写顺序为： 磨具形状、尺寸、磨料、力度、组织、结合剂、最高工作线速度。
国标GB2484-84
国际标准ISO
.
14
超硬磨料磨具的标志
书写顺序为：形状、尺寸、磨料、粒度、结合 剂和浓度等。平行砂轮标志示例如下：
.
15
.
12
（7）磨具形状和尺寸及其选择
普通磨料固结磨具主要有砂轮、磨头、油石和沙瓦等，有关名称、代号、 形状及基本用途等可查阅国家标准GB2484-84和GB4127-84。磨头的代号为 M，油石的代号为W。
对于砂轮，其系列及其代号有：平行系列（P）、筒形系列（N）、碟形系 列（D）、专用系列（J）。
W5,W3,W0.5
选择
普通磨料 超硬磨料
.
7
（3）结合剂及其选择
结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，形 成一定形状，并有一定强度的磨具。常 用结合剂：
陶瓷结合剂－V
树脂结合剂—B
金属结合剂—M
结合剂选择影响砂轮结合强度、自锐性、 化学稳定性和修整方法等。
.
8
（4）组织和浓度及其选择
普通磨具：磨粒的含量用组 织表示，反映了磨粒、结合 剂和气孔的比例关系。
以磨粒率表示的磨具组织及其应用范围 根据国标CB 2484—84
组织号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
14
磨粒率 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36
超硬磨具：超硬磨料耐磨性好、比较昂贵，硬度一般较高。在标 志中，无硬度项。
磨具硬度等级名称及其代号

先进制造技术-超精密研磨PPT


对于硬脆材料的研磨加工, 一部分磨粒由于研磨压力的作 用,使之压入研磨盘中,用露出的 尖端刻划工件表面,进行微切削 加工; 另一部分磨粒则在工件与 研磨盘之间发生滚动,产生滚轧 效果,使工件表面产生微裂纹,裂 纹扩展后使工件表面产生脆性 崩碎,形成切屑,达到表面去除的 目的。
磨料作用机理模型
二、超精密研磨的加工机理
将磨粒形状简化为圆锥体其单颗磨粒的切削 深度 ae 可用式(1)表示。
ae
2F ………………… （1） s tan 2
式中：F为单个磨粒承受的压力，N； 为简化圆锥磨 粒的半顶角，( )； s 为工件材料的屈服极限,MPa。
如

=60 ， s =2000MPa,F=10
一、超精密研磨的研究现状
超精密研磨抛光的主要工艺因素
项目 内容
研磨法
加工方式 加工运动 驱动方式
材料 形状 表面状态 种类 材质、形状 粒径 水质 油质
单面研磨、双面研磨 旋转、往复摆动 机械驱动、从动。。。。
硬质、软质 平面、球面、非球面 有槽、有空、无槽 金属氧化物、氮化物 硬度、韧性、形状 几十微米至几十纳米 酸性~碱性、界面活性剂 界面活性剂
• 抛光同属于超精密研磨，但比研磨获得更高的精度。 • 抛光是以磨粒的微小塑性切削生成切屑为主体而进行的。 • 切除过程中局部的高温、高压而使工件与磨粒、加工液及 抛光盘之间发生物理化学作用并产生反应生成物。又由于 它们之间的力学作用, 生成物不断被除去而使表面平滑化。
抛光机理模型
三、超精密研磨新技术
三、超精密研磨新技术
随着技术发展，超精密研磨加工方式不再局限于 磨料加工形式，很多采用非传统方式的超精密加工技 术不断出现。 激光抛光、无磨料抛光、气囊抛光、液体射流抛光、 等离子体辅助抛光、应力盘抛光、离子束抛光、……

精密和超精密磨削技术PPT课件

游离磨 料加工
固结磨具
涂覆磨具 精密研磨 精密抛光
精密砂 轮磨削
油石研磨 精密珩磨
精密超 精加工
砂带磨削 砂带研磨
精密砂轮磨削：砂轮的粒度60 ＃～80＃，加工精度1μm， Ra0.025μm； 超精密砂轮磨削：砂轮的粒度 W40～W50，加工精度0.1μm， Ra0.025～0.008μm。
精密砂带磨削：砂带粒度W63～ W28，加工精度1μm，Ra0.025; 超精密砂带磨削：砂带粒度 W28～W3，加工精度0.1μm， Ra0.025～0.008μm。
✓ 金属：金属结合剂砂轮耐磨耗性强，磨粒保持力大，砂轮寿命长，砂 轮自砺性差。
8
2、超硬磨料砂轮及修整
➢ 超硬磨料砂轮的修整
✓ 砂轮修整：用修整工具将砂轮修整成形或修去磨钝的表层的过程。 ✓ 修整方法
磨削修整 滚压挤扎 喷砂修锐 超声波振动修整 电解修整 电火花修整 激光修整 高压水喷射修整
✓ 超精密磨削中，微切削作用、塑性流动、 弹性破坏作用和滑擦作用依切削条件的变 化而顺序出现。
6
2、超硬磨料砂轮及修整
➢ 磨料、砂轮类型
✓ 普通磨料 AI2O3、SiC
✓ 超硬磨料 金刚石、立方碳化硼
金刚石砂轮
CBN砂轮 7
2、超硬磨料砂轮及修整
➢ 超硬磨料砂轮组成
✓ 磨料层：人造金刚石磨粒和结合剂 组成，厚度1.5~5mm31、精密和超精密磨削加基础➢ 切削和磨削的比较
4
1、精密和超精密磨削加工基础
➢ 精密磨削机理
(1) 微刃的微切削作用 (2) 微刃的等高切削作用 (3) 微刃的滑挤、摩擦、抛光作用
(a)砂轮
(b)磨粒 磨粒具有微刃性和等高性
(c) 微刃 (锐利、半钝化、钝化)
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无损伤抛光
机械微量去除抛光 化学抛光 弹性发射加工 动压浮离抛光 浮动抛光 …
非接触式抛光
…
超精密 研磨新技术
界面反应抛光
机械化学抛光 水合抛光 胶态SiO2抛光
磁流体抛光 磁悬浮抛光 磁磨料抛光 电泳抛光
…
磁场辅助抛光
…
曲面超精密抛光
气囊抛光 应力盘抛光 计算机控制光学表面成形技术
…
三、超精密研磨新技术
一、超精密研磨的研究现状
超精密研磨抛光的主要工艺因素
项目 内容
研磨法
加工方式 加工运动 驱动方式
材料 形状 表面状态 种类 材质、形状 粒径 水质 油质
单面研磨、双面研磨 旋转、往复摆动 机械驱动、从动。。。。
硬质、软质 平面、球面、非球面 有槽、有空、无槽 金属氧化物、氮化物 硬度、韧性、形状 几十微米至几十纳米 酸性~碱性、界面活性剂 界面活性剂
对于硬脆材料的研磨加工, 一部分磨粒由于研磨压力的作 用,使之压入研磨盘中,用露出的 尖端刻划工件表面,进行微切削 加工; 另一部分磨粒则在工件与 研磨盘之间发生滚动,产生滚轧 效果,使工件表面产生微裂纹,裂 纹扩展后使工件表面产生脆性 崩碎,形成切屑,达到表面去除的 目的。
磨料作用机理模型
二、超精密研磨的加工机理
将磨粒形状简化为圆锥体其单颗磨粒的切削 深度 ae 可用式(1)表示。
2F ae ………………… （1） 2 s tan
式中：F为单个磨粒承受的压力，N； 为简化圆锥磨 粒的半顶角，( )； s 为工件材料的屈服极限,MPa。
如

=60 ， ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ =2000MPa,F=10
优点： 很好的面型精度和表面粗糙度 很高的吻合度 效率高 缺点： 加工设备较为复杂 加工介质很难制备 使用成本非常高
三、超精密研磨新技术
3、磁悬浮抛光技术
非磁性磨料混入磁流体并置 于磁场中时，由于磁流体中强磁 性微粒的作用，磁流体被吸向高 磁场一侧，同时非磁性磨粒与磁 流体的运动方向相反，推向低磁 场一侧磨粒在磁流体浮力作用下 压向旋转的工件而进行抛光。
1、弹性发射加工 EEM
加工时研具与工件不接触， 使微粒子冲击工件表面，并产生 弹性破坏物质的原子结合，以原 子级的加工单位去除工件材料， 从而获得无损伤的加工表面。
优点： 工件表层无塑性变形 原子级的精度 无缺陷的表面质量 缺点： 材料去除率极低
三、超精密研磨新技术
2、磁流变抛光技术 MRF
磁流变抛光利用磁流变 液在磁场中的流变特性对 工件进行研磨抛光加工。
利用磁悬浮抛光方法对 Si3N4 陶瓷球进行加工，可获 得了Ra4 nm、Rz 40 nm的表 面精度。
三、超精密研磨新技术
4、电解抛光
电解抛光，是以被抛 工件为阳极，不溶性金属 为阴极，两极同时浸入到 电解槽中，通以直流电而 产生有选择性的阳极溶解， 从而达到工件表面光亮度 增大的效果。
优点： 抛光的表面不会产生变质层 效率高(可以同时抛光多个零件) 实现复杂表面的抛光 缺点： 电解液通用性差、腐蚀性强 应用范围小 污染环境
三、超精密研磨新技术
随着技术发展，超精密研磨加工方式不再局限于 磨料加工形式，很多采用非传统方式的超精密加工技 术不断出现。 激光抛光、无磨料抛光、气囊抛光、液体射流抛光、 等离子体辅助抛光、应力盘抛光、离子束抛光、……
三、超精密研磨新技术
三、超精密研磨新技术
氮化硅和硬质合金球 体的加工效率提高了 20 倍以上 球形误差0.05μm 表面粗糙度Ra3nm 批合格率由传统加工 方法的30%提高90% 以上
四、总结与展望
各种超精密研磨的加工原理、适用范围、 工件材料和加工条件等各不相同,因此在选用 时要根据具体情况来选择,使之发挥特点和优 势,获得较高的技术效果。 当前,国内外学者对超精密研磨技术还在 进一步的深入研究中,相应的检测仪器也应跟 上时代的脚步,促进超精密加工技术的发展。
• 抛光同属于超精密研磨，但比研磨获得更高的精度。 • 抛光是以磨粒的微小塑性切削生成切屑为主体而进行的。 • 切除过程中局部的高温、高压而使工件与磨粒、加工液及 抛光盘之间发生物理化学作用并产生反应生成物。又由于 它们之间的力学作用, 生成物不断被除去而使表面平滑化。
抛光机理模型
三、超精密研磨新技术
三、超精密研磨新技术
5、计算机控制光学表面成形技术 CCOS
根据定量的面型检测 数据,建立加工过程的控制 模型,用计算机控制一个小 磨头对光学零件进行研磨 或抛光,通过控制磨头在工 件表面的驻留时间及相对 压力来控制材料的去除量。
优点： 计算机执行速度快、记 忆准确 表面粗糙度好
缺点： 吻合性差 去除率低，加工时间长
精密球体高效研磨机 Olymball-E600 超精密球体研磨机 Olymball-D600
浙江工业大学超精密加工研究中心等成功研制了基于偏心研磨方式的精密球体 高效研磨机和基于双自转研磨方式的超精密球体研磨机。 项目的研究成果和装备性能达到国际领先水平，具有重要的理论意义并产生了 显著的社会经济效益。
超精密研磨加工技术
1 2 3 4
超精密研磨技术的研究现状
超精密研磨的加工机理
超精密研磨新技术
总结和展望
一、超精密研磨的研究现状
近年来,超精密加工已成为国家科 学技术发展水平的重要标志。纳米技 术的出现促使超精密加工向其极限加 工精度——原子级加工进行挑战。 超精密研磨由于具有独特的加工 原理和对加工设备、环境因素要求不 高等特点,故它可以实现纳米级甚至 原子级的加工,已成为超精密加工技 术中的一个重要部分。
研具
研磨速度、研磨 压力和研磨液浓度是 研磨加工的主要工艺 参数。 在研磨机、研具 和磨料选定的条件下， 这些工艺参数的确定 是保证加工质量和加 工效率的关键。
磨粒
加工液
加工参数
研磨速度
研磨压力 研磨时间
（1~100）m/min
0.01~30N/cm2 ~10h 室温 洁净室
环境
温度 尘埃
二、超精密研磨的加工机理
一、超精密研磨的研究现状
超精密加工目前包括4 个领域： （1） 超精密切削加工 （2） 超精密磨削加工 （3） 超精密抛光加工 （4） 超精密特种加工
目前各种超精密加工方法的精度范围
一、超精密研磨的研究现状
研磨加工面形范围很广，人们针对不同面形的工件探 讨了不同的加工方法。
• 杉浦修等人研究了采用磁力研磨法加工圆柱面的研磨机取 得了较好的效果。 • 日本的Toshiroh Karaki-dog等人还研究了双面研磨加工工 艺，为双面研磨的应用创造了良好的条件。 • 浙江工业大学的袁巨龙等人对氮化硅陶瓷球的研磨加工展 开了深入的研究,取得了很好的成果。 • 哈尔滨工业大学的潘洪平等提出超声振动研磨法，与传统 的研磨相比,加工效率可提高2~3倍。 • 山东理工大学的肖作义从理论上首次提出采用提高磁场强 度和磁场梯度的方法来提高加工的效率和质量。
3
N,则
ae =0.13 m
单颗磨粒的接触模型
每颗磨粒载荷F= 103 N时,分布为600~6000颗磨粒 /cm2,载荷相当于0.6~6N,如果将研磨压力控制在这 一范围,就可得到小于0.13 m 的切削深度，所以 超精密研磨的切除层是极小的。
二、超精密研磨的加工机理
如图所示为玻璃和硅表面裂纹 的显微照片。
压入变形破坏区的模型
压入形成的裂纹（荷重98N）
上图所示是由压入所引起的 变形破坏范围的模型。图中a为 压痕半径,Rs为表面上裂纹长度, c为弹性变形范围的边界。 根据这一模型,就可以解释研 磨过程中不仅有带裂纹的研磨痕, 而且还掺杂一些由塑性变形而引 起的研磨痕。
二、超精密研磨的加工机理
抛光机理