下载文档原格式
超精密研磨抛光方法摘要：介绍了几种近代超精密研磨抛光方法的加工原理、特点、加工对象和应用。
关键词：超精密研磨；弹性发射加工；机械化学研磨；磁力研磨；超声研磨Abstract：Introduces several methods of modern ultra-precision polishing processing principle, characteristics, objects and application.Key words：Ultra-precision grinding, Elastic emission machining, Chemical mechanical polishing, Magnetic abrasive, Ultrasonic grinding.一、概述超精密加工技术标志着一个国家机械制造业的水平，在提高光机电产品的性能、质量、寿命和研发高科技产品等方面具有十分重要的作用。
当前，超精密加工是指加工误差小于 0.01μm、表面粗糙度小于 Ra0.025μm 的加工，又称之为亚微米级加工。
现在，超精密加工已进入纳米级，称之为纳米加工。
在超精密加工中，超精密切削、超精密磨削的实现在很大程度上依赖于加工设备、加工工具以及其它相关技术的支持。
并受其加工原理及环境因素的影响和限制，要实现更高精度的加工十分困难。
而超精密研磨抛光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。
二、几种超精密研磨抛光方法2.1、基于机械作用的超精密研磨抛光方法基于机械作用的超精密研磨抛光方法是依靠微细磨粒的机械作用对被加工表面进行微量去除，达到高精度的加工表面。
2.1.1、弹性发射加工弹性发射加工是一种可以获得较高的加工精度和较低的表面粗糙度的超精密研磨方法。
其加工原理如图1所示（图1略）。
加工时使用聚氨脂球作加工头，在高速旋转的加工头与被加工工件表面之间加上含有微细磨粒（0.1～0.01µm）的研磨液，并产生一定的压力。
研磨与抛光的区别
很早以前看过这样一个报道，说是德国、日本等几个国家的科学家耗时5年时间，花了近千万元打造了一个高纯度的硅-28材料制成的圆球，这个1kg纯硅球要求超精密加工研磨抛光，精密测量（球面度，粗糙度，质量..），可谓是世界上最圆的球了。
关于这个圆球的故事
我们明天会具体的介绍一下
今天我们主要是想通过这个视频
来介绍一下超精密抛光工艺
我们经常把研磨和抛光放在一起讲，因为零件经过这两个工序的粗糙度已经十分小了。
首先咱们了解一下它们的区别。
研磨与抛光的区别
研磨利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，通过研具与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的精整加工。
研磨可用于加工各种金属和非金属材料，加工的表面形状有平面，内、外圆柱面和圆锥面，凸、凹球面，螺纹，齿面及其他型面。
加工精度可达IT5～IT1，表面粗糙度可达Ra0.63～0.01微米。
抛光是利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。
两者的主要区别在于：抛光达到的表面光洁度要比研磨更高，并且可以采用化学或者电化学的方法，而研磨基本只采用机械的方法，所使用的磨料粒度要比抛光用的更粗，即粒度大。
现代电子工业，超精密抛光是灵魂
超精密抛光技术在现代电子工业中所要完成的使命，不仅仅是平坦化不同的材料，而且要平坦化多层材料，使得几毫米见方的硅片通过这种‘全局平坦化’形成上万至百万晶体管。
超精密研磨抛光的主要新技术液中研磨将超精密抛光的研具工作面和工件浸泡在含磨粒的研磨剂中进行，在充足的加工液中，借助水波效果，利用游离的微细磨粒进行研磨加工，并对磨粒作用部分所产生的热还有极好的冷却效果，对研磨时的微小冲击也有缓冲效果。
机械化学研磨机械化学研磨加工是利用化学反应进行机械研磨，有湿式和干式两种。
湿式条件下的机械化学研磨，用于硅片的最终精加工，研磨剂含有0.01μm大小的SiO2磨粒的弱碱性胶状水溶液，而与它相配合的研具是表层由微细结构的软质发泡聚氨基申酸涂敷的人造革。
干式条件下的机械化学研磨，是利用工件与磨粒之间生成化学反应的研磨方法。
干式条件下的微小范围的化学反应有利于加工的进行，由于0.01～0.02粒径的SiO2磨粒有较强的化学活性，研磨量较大。
磁流体精密研磨磁性流体为强磁粉末在液相中分散为胶态尺寸（<0.015μm）的胶态溶液，由磁感应可产生流动性，特性是：每一个粒子的磁力矩较大，不会因重力而沉降，磁化强度随磁场增加而增加。
当将非磁性材料的磨料混入磁流体，置于磁场中，则磨粒在磁流体浮力作用下压向旋转的工件而进行研磨。
磁流体精研的方法又有磨粒悬浮式加工、磨料控制式加工及磁流体封闭式加工。
磨粒悬浮式加工是利用悬浮在液体中的磨粒进行可控制的精密研磨加工。
研磨装置由研磨加工部分、驱动部分和电磁部分组成。
磨粒控制式加工是在研磨具的孔洞内预先放磨粒，通过磁流体的作用，将磨料逐渐输送到研磨盘上。
磁流体封闭式加工是通过橡胶板将磨粒与磁流体分隔放置进行加工。
磁力研磨利用磁场作用，使磁极间的磁性磨料形成如刷子一样的研磨剂，被吸附在磁极的工作表面上，在磨料与工件的相对运动下，实现对工件表面的研磨作用。
这种加工方法不仅能对圆周表面、平面和棱边等进行研磨，而且还可以对凸凹不平的复杂曲面进行研磨。
软质磨粒机械抛光（弹性发射加工）最小切除可以达到原子级，直至切去一层原子，而且被加工表面的晶格不致变形，能够获得极小表面粗糙度和材质极纯的表面。
.. 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。
超精密抛光工艺的定义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述超精密抛光工艺是一种高度精细化的表面处理技术，通过对工件表面进行极其细致的抛光和修饰，使其获得极高的光学精度和表面平整度。
这项工艺在多个领域都有广泛的应用，包括光学、精密仪器制造、半导体制造等。
相比传统抛光工艺，超精密抛光工艺更注重精度和表面质量的控制，可以实现纳米级甚至更高的表面精度要求。
本文将介绍超精密抛光工艺的定义、应用领域和关键技术，旨在深入探讨这一先进表面处理技术的原理和发展趋势，为相关领域的研究人员和从业者提供参考和借鉴。
json"1.2 文章结构":{"本文将首先介绍超精密抛光工艺的定义，包括其概念、特点和优势。
接着将探讨超精密抛光工艺在不同领域的应用，例如光学、半导体和精密机械制造等。
然后将深入分析超精密抛光工艺的关键技术，包括材料选择、工艺流程和设备要求等。
最后，文章将总结超精密抛光工艺的意义和展望，展望未来在该领域的发展前景，以及对读者提出一些思考和建议。
"}1.3 目的本文旨在探讨超精密抛光工艺的定义、应用领域和关键技术，以帮助读者深入了解该工艺的特点和优势。
通过详细介绍超精密抛光工艺的概念和原理，读者将能够更好地理解其在实际生产中的应用场景和价值所在。
此外，本文还将探讨超精密抛光工艺面临的挑战和未来发展方向，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
通过本文的阐述，希望读者能够对超精密抛光工艺有一个全面而深入的认识，从而促进该工艺在工业生产中的广泛应用和推广。
2.正文2.1 超精密抛光工艺的定义超精密抛光工艺是一种高精度的表面处理技术，通过在材料表面施加特定的力和磨料，在微观层面上去除材料表面的凸起部分，从而获得非常光滑的表面。
它在纳米级和亚纳米级的精度下进行，能够获得极高的表面光洁度和平整度。
该技术主要应用于需要极高表面质量和精度的领域，如半导体制造、光学元件制造、精密仪器制造等。
超精密研磨与抛光技术
超精密研磨与抛光技术是超精密加工技术的一种。
超精密加工技术指的是超过或达到本时代精度界限的高精度加工。
超精密加工其实是个相对概念，而且随着工艺技术水平的普遍提高，不同年代有着不同的划分界限，但并严格统一的标准。
从现在机械加工的工艺水平来看，通常把加工误差小于0.01μm、表面粗糙度Ra小于0.025μm的加工称为超精密加工。
超精密加工技术起源于20世纪60年代初期——美国于1962年首先研制成功了超精密加工车床。
这一技术是为了适应现代高科技发展需要而兴起的，它综合运用了新发展的机械研究成果及现代电子、计算机和测量等新技术，是一种现代化的机械加工工艺。
超精密加工拥有广阔的市场需求。
例如，在国防工业中，陀螺仪的加工涉及多项超精密加工技术，因为导弹系统的陀螺仪质量直接影响其命中率——据有关数据，Ikg的陀螺转子，其质量中心偏离其对称轴0.0005μm就会引起100m的射程误差和50m的轨道误差；在信息产业中，计算机上的芯片、磁盘和磁头，录像机的磁鼓、复印机的感光鼓、光盘和激光头，激光打印机的多面体，喷墨打印机的喷墨头等都要靠超精密加工才能达到产品性能要求：在民用产品中，现代小型、超小型的成像设备，如微型摄像机、针孔照相机等同样依赖于超精密加工技术。
我们所说的超精密加工技术，除了超精密研磨和抛光技术外，还包括超精密磨削、超微细加工、光整加工和精整加工等。
这几种超精密加工方法能加工岀普通精密加工所无法达到的尺寸精度、形状精度及表面粗糙度。
但是，超精密切削、超精密磨削等的实现在很大程度上依赖于加工设备、加工工具，同时还受加工原理及环境因素的影响和限制，所以，现在如果想从这些方面提高加工精度，那是十分困难的。
而超精密研磨和抛光技术由于具有独特加工原理，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。
所以，超精密研磨与抛光技术如今备受关注。
研磨、抛光是历史最悠久的传统工艺。
古代石器、玉器及古铜镜等就是通过研磨、抛光制造出来的。
自古至今，研磨抛光一直是精密的加工手段，但很多年来其发展是很缓慢的。
直到上世纪五十年代，飞速发展的电子工业才为古老的研磨抛光技术带来新的曙光。
超精密研磨和抛光技术，一般特指选用粒径只有几纳米的研磨微粉作为研磨磨料，将其注入研具，用以去除微量的工件材料，以达到一定的几何精度（一般误差在0.1μm以下)及表面粗糙度(一般Ra≤0.01μm)的方法。
其技术目标主要有两类，一是为追求降低表面粗糙度或提高尺寸精度为目标，二是为实现功能材料元件的功能为目标，要求解决与高精度相匹配的表面粗糙度和极小的变质层问题。
另外，对于单晶材料的加工，同时还要求平面度、厚度和晶相的定向精度等。
对于电子材料的加工，除了要求高形状精度外，还必须达到物理或结晶学的无损伤理想镜面。
随着科学技术的发展，光学、机械、电子等学科交叉的各种系统被制造出来，为保证系统中关键元件的高质量和高性能，人们对加工精度的要求也越来越高。
运用超精密研磨和抛光技术不仅可以获得电子、光学、计算机元件的高性能，制造出大规模集成电路的硅片、水晶振子基片等晶体基片，满足特殊材料极小的表面粗糙度、极高的平面度和超平滑的表面的要求，还可达到材料两端面严格平行、表面无变质层等高性能，并且最终达到纳米级或更高的加工精度和无损伤的表面加工质量。
正是由于其独特的长处，众多材料的最终加工均采用超精密平面研磨抛光技术。
超精密平面研磨和抛光技术发展到现在，关于研磨方式，研磨原理，以及研磨设备等的研究，已经有重大突破，现在加工精度已经可以达到亚纳米级甚至纳米级精度，并且针对不同材料不同要求已经开发了很多创新的研磨和抛光方法以及设备工具。
但是，不能把超精密研磨和抛光技术看成是一种孤立的加工方法和单纯的工艺问题，在现代化加工中，应该从工程整体的角度来把握问题。
要实现超精密平面研磨和抛光，不仅需要超精密的设备和工具，超稳定的环境条件，还需要有经验的工人和熟练的加工技术，只有将各个领域的技术成就集结起来，才有可能实现我们预期的要求。
