在线检测与误差补偿技术(精密加工)

机床加工精度检测与补偿技术研究摘要：现代社会对产品的精度要求越来越高。

为了保证零件的加工精度，可以通过误差的隔离和消除来实现，另外也可以通过误差的补偿来实现。

随着技术的发展，误差补偿技术的意义也愈来愈重要。

本文分析了加工精度检测的一般方法以及误差补偿技术的概念，最后分析了误差补偿的一般步骤。

关键词：机床误差检测误差补偿机械行业的国民经济的基础，机床作为机械行业的母机，其提供的装备技术的水平和质量，直接影响着终端产品的精度。

因此，如何提高机床的加工精度并保持一定的生产率成为企业所面临的现实问题。

提高机床的加工精度主要有误差隔离和误差补偿两种。

误差隔离就是找到加工中误差的根源，通过采取相应的措施，使误差不产生或者少产生。

而另外一种方式就是误差的补偿，就是通过建立数学误差模型，来抵消和均化误差，使得误差减小。

通过误差补偿的方法来提高机床的加工精度已经越来越普遍。

要达到较高的精度还需要使用在线检测和误差补偿。

1、加工精度检测的方法在对机床进行误差补偿之前，首先要进行的是机床精度的检测。

机床精度检测的环境和机床误差补偿的关系十分密切。

根据机床精度检测的环境来看，机床精度检测可以分为离线检测、在位检测和在线检测三种。

1.1 离线检测所谓离线检测是指在零件被加工完毕之后，从机床上把它取下来。

在机床旁边或者检测室中进行检测，这就是离线检测。

离线检测一般只能检测产品加工之后的结果，并不能反映产品加工的实际情况，而且也不能连续检测产品加工过程中的变化。

但是它的检测条件比较好，而且可以不受加工条件的限制，可以充分利用各种测量的仪器，其测量的精度也比较高。

1.2 在位检测在位检测是指在工件加工完毕之后，在机床上不卸下工件对其进行检测。

这时候所用的检测仪器可以是事先安装好的，也可以是临时安装到机床上使用的。

在位检测也只能检测加工后的结果，和离线检测一样，也不一定能反映加工的实际情况，同时也不能反映连续加工过程的变化。

但是可以避免离线检测时由于定位基准所带来的误差。

1、加工精度：是指零件在加工以后的几何参数（尺寸、形状、位置）与图纸规定的理想零件的几何参数相符合的程度。

符合程度越高，加工精度则越高。

2、表面质量：指已加工表面粗糙度、残余应力及加工硬化。

3、普通加工：加工精度在1μm 以上（粗加工IT13～IT9、半精加工IT8～IT7、精加工IT6～IT5），粗糙度Ra0.1-0.8μm。

4、精密加工：加工精度在1～0.1μm ，粗糙度Ra0.1μm 以下（一般Ra0.01～0.1μm ）的加工方法。

5、超精密加工：加工精度在0.1～0.01μm ，粗糙度小于Ra0.01μm （Ra0.01～Ra0.001μm）的加工方法。

6、特种加工：a.电物理加工如：电火花加工（EDM），电子束加工（EBM），离子束加工（IBM）等。

b.电化学加工如：电解加工（ECM）和涂镀加工（EPM）。

c.物理加工如：超声波加工（USM）、激光束加工（LBM）。

d.化学加工光刻加工包括刻蚀加工和光化学加工e.复合加工常规方法与特种加工方法结合形成的加工，如电解磨削、机械化学研磨。

7、精密和超精密加工设备应具有以下一些要求：高精度、高刚度、高稳定性、高自动化。

8、工作环境条件恒温：20℃±(1～0.02)℃恒湿：35﹪～45﹪空气净化、防振等。

9、超精密加工要求测量精度比加工精度高一个数量级10、金刚石晶格中有三种重要晶面，(100),(110),(111)。

11、金刚石刀具的特点：a、硬度极高：HV8000～10000,切削刃锋利b、耐热性差：不宜超过800℃；c、强度低：自脆性大，对振动敏感，只能微量切削；d、与铁有强的化学亲和力：不宜加工黑色金属，适宜有色金属、非金属e、超精密切削使用天然单晶金刚石刀具：切削刃可磨得极锋利，硬度极高（是硬度最高的物质），耐磨性好，热传导系数高，摩擦系数低。

12、超精密切削的切削速度选取原则：根据所使用的超精密机床和切削系统的动特性选取，即选择振动最小的转速（切削速度）。

1.精密加工研究包括哪些主要内容？精密加工机床，金刚石刀具，精密切削机理，稳定的加工环境，误差补偿，精密测量技术二.实现精密与超精密加工应具备哪些条件？试结合金刚石刀具精密切削简述切削用量对加工质量的影响及主要控制技术？①精密加工机床-精密机床主轴轴承要求具有很高的回转精度，转动平稳，无振动，其关键在于主轴轴承②金刚石刀具-金刚石刀具的刀口半径只能达到0.1-0.3/um。

当刃口半径小于0.01um时，必须解决测量上的难题。

金刚石晶体的晶面选择。

金刚石刀具刃口的锋利性③精密切削机理-掌握其变化规律④稳定的加工环境-包括恒温防振和空气净化⑤误差补偿-通过消除或抵消误差本身的影响，达到提高加工精度的目的⑥精密测量技术-精密加工要求测量精度比加工精度高一个数量级3.试述常用几种主轴轴承的特点，并说明为什么目前大部分精密和超精密机床采用空气轴承？①液体静压轴承-特点：转动平稳无振动，达到较高的刚度空气轴承-特点：刚度低，承受载荷小②空气轴承造成的热变形小，刚度低，只能承受较小的载荷，超精密切削时切削力小，空气轴承能满足要求4.试述在线检测和误差补偿技术在精密加工中的作用精密和超精密加工的精度是依靠检测精度来保证的，而为了消除误差进一步提高加工精度，必须使用误差补偿技术5.常用微量进给装置有哪些种类与作用？①机械传动或液压传动式②弹性变形式③热变形式④流体膜变形式⑤磁致伸缩式⑥电致伸缩式作用：为了实现精密与超精密加工6.金刚石刀具破损形式①裂纹：结构缺陷可产生裂纹，另外当切屑经过刀具表面时，金刚石收到循环应力的作用也可产生裂纹②碎裂：由于金刚石材料较脆，在切削过程中收到冲击和振动都会使金刚石刀刃产生细微的解理形成碎裂③解理：金刚石晶面方面选择不当，切削力容易引起金刚石的解理，刀具寿命下降7.金刚石刀具磨损形式①机械磨损②破损③碳化磨损8.微量进给机构的作用及类型①电致伸缩微量进给装置，作用：用于误差在线补偿②机械结构弹性变形微量进给装置，作用：用于手动操作③压电或电致伸缩微量进给装置，作用：用于实现自动微量进给9.导轨类型①滚动导轨②液体静压导轨③气浮导轨和空气静压导轨10.为什么精密切削加工会产生碾压作用？在刃口圆弧处，不同的切削深度，刀具的实际前角是变化的，实际前角为较大的负前角，在刀具刃口圆弧处将产生很大的挤压摩擦作用，被加工表面将产生残余压应力1.精密磨削加工按磨料加工大致分为哪几类？试述其特点及适用场合①磨料加工，固结磨料加工：磨削，砂轮磨削，砂带磨削研磨等游离磨料加工：抛光，研磨：干式研磨，湿式研磨，磁式研磨。

精密和超精密加工技术复习思考题答案第一章1。

试述精密和超精密加工技术对发展国防和尖端技术的重要意义。

答: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的地位。

国防方面，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。

尖端技术方面，大规模集成电路的发展，促进了微细工程的发展，并且密切依赖于微细工程的发展。

因为集成电路的发展要求电路中各种元件微型化，使有限的微小面积上能容纳更多的电子元件，以形成功能复杂和完备的电路。

因此，提高超精密加工水平以减小电路微细图案的最小线条宽度就成了提高集成电路集成度的技术关键。

2。

从机械制造技术发展看，过去和现在达到怎样的精度可被称为精密和超精密加工。

答：通常将加工精度在0。

1-lμm，加工表面粗糙度在Ra 0.02-0。

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Ra 0.01μm的加工方法称为超精密加工。

3。

精密和超精密加工现在包括哪些领域.答：精密和超精密加工目前包含三个领域：1)超精密切削，如超精密金刚石刀具切削，可加工各种镜面。

它成功地解决了高精度陀螺仪，激光反射镜和某些大型反射镜的加工.2)精密和超精密磨削研磨。

例如解决了大规模集成电路基片的加工和高精度硬磁盘等的加工。

3)精密特种加工。

如电子束，离子束加工.使美国超大规模集成电路线宽达到0。

1μm。

4.试展望精密和超精密加工技术的发展。

答：精密和超精密加工的发展分为两大方面：一是高密度高能量的粒子束加工的研究和开发；另一方面是以三维曲面加工为主的高性能的超精密机械加工技术以及作为配套的三维超精密检测技术和加工环境的控制技术.5.我国的精密和超精密加工技术和发达国家相比情况如何。

答：我国当前某些精密产品尚靠进口，有些精密产品靠老工人于艺,因而废品率极高,例如现在生产的某种高精度惯性仪表，从十几台甚至几十台中才能挑选出一台合格品。

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。

超精密加工技术广东工业大学机电工程学院魏昕一、概述¾超精密加工技术的内涵¾超精密加工技术的地位与作用¾超精密加工技术所涉及的技术领域¾超精密加工技术的现状与发展趋势一、概述1. 超精密加工技术的内涵精密加工技术：加工精度1—0.1μm，表面粗糙度Ra <0.1 μm的加工技术；超精密加工技术：加工精度<0.1μm，表面粗糙度Ra <0.02μm的加工技术；纳米加工技术：加工精度达0.001μm(1nm)，表面粗糙度Ra <0.005 μm的加工技术。

随着加工技术的不断发展，超精密加工的技术一、概述2、超精密加工技术的地位与作用（1）超精密加工技术是实现现代制造业发展目标（提高机电产品的性能、质量和发展高新技术）的重要手段。

例如，集成电路的集成度。

（2）超精密加工技术已成为国际竞争中取得成功的关键技术。

所能达到的精度水平代表了一个国家的制造业能力和水平。

（3）精密工程、微细工程和纳米技术是现代制造技术的前沿。

/序超精密机械精度要求1导弹、飞机的惯性导航系统中的气浮陀及其马达轴承尺寸精度、圆度、圆柱度要求达到亚微米级2人造卫星仪表轴承表面粗糙度达到1纳米，圆度、圆柱度达纳米级3激光陀螺反光镜表面粗糙度达纳米，平面度达0.05微米4精确制导仪表零件精度达纳米级，若其陀螺转子轴线偏离0.5纳米,就会引起100米左右射程误差5计算机硬盘驱动器、光盘、复印机的精密零件精度达100纳米6微电子芯片刻线机刻线宽度在50纳米以下7基因操作机械移动距离在纳米级，移动精度在0.1纳米(原子尺度)现代超精密机械对精度的要求超精密加工是尖端技术产品发展不可缺少的关键加工手段关系到现代飞机、潜艇、导弹性能和命中率的惯性陀螺框架；激光核聚变用的反射镜；大规模集成电路的各种基片；计算机磁盘基底及复印机磁鼓；各种高精度的光学元器件；各种硬盘及记忆体的衬底等。

×一、概述3、超精密加工技术所涉及的技术领域（1）加工技术即加工方法与加工机理。

说明：本资料由Coofish倾力制作，使用此资料时请心存感激！机械学子，心心相连！现代加工工艺理论及技术考题及答案(08级)考试题：80分 小论文：20分一、名词解释（10分）1、随机误差：没有掌握误差规律的加工误差(也有可能掌握了大小而未掌握方向，或者掌握了方向而未掌握大小)，它们不能用代数和进行综合，只能用数理统计方法来处理。

2、表面质量：零件表面质量的含义，概括来说就是零件的表面完整性。

具体地说：(1)表面纹理——加工表面的微观几何形状。

(2)表面冶金变化——表面层金属的力学物理性能和化学性能3、CIM：是指用计算机，通过信息集成、过程集成、企业集成，实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益的一种先进制造理念。

4、工艺系统刚度：工艺系统抵抗变形的能力,其基本概念是指垂直于待加工表面的切削分力Py与工件在Py方向的位移y之间的比值。

5、切削颤振：在切削过程中，当受到外界或系统本身的某些瞬时的、偶然的干挠力的触发，在系统中产生振动，由振动过程中本身所产生的周期性干挠力所引起的振动。

二、简答题（40分）1、什么叫主轴的回转运动误差？当滚动轴承滚道有形状误差时对车床车削（外圆面）和镗削（内圆面）表面的加工有何影响？答：（1）机床主轴工作时，除绕实际回转轴线转动外，还存在着实际回转轴线对于回转轴线的径向跳动、轴向跳动和摆动，后者统称为机床主轴的误差运动，这个误差运动使主轴产生回转误差。

（2）车削情况：因主轴带动工件回转，刀具无回转运动，切削力方向不变，即误差敏感方向不变，故主轴轴颈有椭圆度误差时，主轴产生径向跳动会直接将椭圆度误差反映在工件上。

而轴承内孔有椭圆度误差时，对工件的影响很小。

镗削情况：因主轴带动镗刀杆回转，工件无回转运动，切削力方向随主轴的回转而变化，误差敏感方向也随切削力方向变化而变化，故轴承内孔的形状精度对工件的形状有影响，而主轴颈有椭圆度误差却对工件的影响很小。

2、纳米制造的实质是什么？主要工艺方法有哪些？答：（1）实质：由于原子间的距离为0.1~0.3nm，纳米级加工实际上已经到了加工精度的极限。