第7章 精密研磨与抛光..

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。

精密研磨及抛光用陶瓷材料的生产开发与应用方案一、实施背景随着科技的快速发展和产业结构的改革，精密研磨和抛光技术的需求逐渐增大。

传统研磨材料如金、银、铜等已无法满足高精度、高耐磨性的要求。

因此，开发新型研磨抛光陶瓷材料及其制备技术，对于推动制造业、光学产业、半导体产业等领域的发展具有重要意义。

二、工作原理精密研磨及抛光用陶瓷材料的生产开发基于先进的材料科学和制造技术。

首先，通过选用具有高耐磨性、高硬度、高化学稳定性等特性的陶瓷材料，如氧化铝、氮化硅等，制备出适合研磨抛光用途的陶瓷磨料。

然后，利用先进的热压烧结工艺，将陶瓷磨料烧结成具有所需形状和尺寸的陶瓷研磨盘或抛光轮。

最后，通过调整工艺参数，如温度、压力、烧结时间等，实现对陶瓷材料的微观结构和性能的精确调控。

三、实施计划步骤1.调研市场需求：了解精密研磨和抛光材料的性能要求、应用领域和市场趋势。

2.选取合适的陶瓷材料：根据调研结果，筛选出适合精密研磨和抛光用途的陶瓷材料。

3.开发制备技术：研究陶瓷材料的制备工艺，包括粉体制备、成型、烧结等关键技术。

4.研制样品：按照确定的制备工艺，制备出陶瓷研磨盘或抛光轮样品。

5.性能测试：对样品进行性能测试，包括硬度、耐磨性、化学稳定性等指标的检测。

6.应用试验：将样品应用于实际生产过程中，验证其研磨抛光效果。

7.优化工艺：根据性能测试和应用试验结果，对制备工艺进行优化改进。

8.推广应用：将优化后的产品推广至市场，应用于光学、半导体、汽车制造等产业领域。

四、适用范围本方案适用于光学玻璃、半导体硅片、金属表面处理等精密研磨和抛光领域。

通过对不同材料和表面的研磨抛光处理，可有效提高产品精度、降低制造成本，满足各行业对高精度、高耐磨性的需求。

五、创新要点1.选用新型陶瓷材料：本方案选用具有高耐磨性、高硬度、高化学稳定性等特性的陶瓷材料，如氧化铝、氮化硅等，以满足高精度研磨抛光的要求。

2.开发先进的制备技术：采用先进的热压烧结工艺，实现对陶瓷材料的微观结构和性能的精确调控，提高产品的硬度和耐磨性。

1-1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。

精密和超精密加工是国际竞争取得成功的关键技术。

许多现代技术产品需要高精度制造。

发展尖端技术，发展国防工业，发展微电子工业等都需要精密和超精密加工制造出来的仪器设备。

1-2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精密加工：加工精度0.1～1um表面粗糙度Ra在0.02～0.1um超精密加工：加工精度高于0.1um表面粗糙度Ra小于0.01um1-3精密和超精密加工现在包括那些领域。

1）超精密切削（各种镜面）2）精密和超精密磨削研磨（集成电路基片和高精度磁盘）3）精密特种加工（电子束、离子束加工使美国超大规模集成电路线宽达到0.1um）1-4试展望精密和超精密加工技术的发展。

对精密和超精密加工技术给予足够的重视，投入较多的人力物力进行研究和发展，在生产中稳定纳米加工，扩大应用亚微米加工技术，并开始纳米级加工的试验研究，则在10～15年内有希望达到美国等先进国家的水平。

可先在某些单项技术上取得突破，逐步使我国的精密和超精密加工技术达到国际先进水平。

1-5我国的精密和超精密加工技术和发达国家相比情况如何与发达国家相比，仍有不少的差距。

不少精密机电产品尚靠进口。

有些靠老工人手艺，且报废高。

某些精密机电产品我国虽已能生产，但其中的核心关键部件仍需依靠进口，我国每年需进口大量尚不能生产的精密数控机床设备。

1-6我国要发展精密和超精密加工技术，应重点发展哪些方面的内容?1）超精密切削、磨削的基本理论和工艺2）超精密设备的关键技术、精度、动特性和热稳定性3）超精密加工的精度检测、在线检测和误差补偿4）超精密加工的环境条件；5）超精密加工的材料2-1金刚石刀具超精密切削有哪些应用范围?用于加工铝合金、无氧铜、黄铜、非电解镍等有色金属和某些非金属材料。

用于加工陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射镜、红外反射镜和红外透镜、雷达的波导管内腔、计算机磁盘、激光打印机的多面棱镜、复印机的硒鼓、菲尼尔透镜2-2金刚石刀具超精密切削的切削速度如何选择？根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性选取，即选择振动最小的转速。

精密和超精密加工技术复习题精密和超精密加工技术第一章1.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。

2、现代机械工业之所以要至于提高加工精度，其主要原因在于：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。

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、金刚石刀具的超精密切削加工技术，主要应用于两个方面：单件的大型超精密零件的切削加工和大量生产的中小型零件的超精密切削加工技术。

5、金刚石刀具有两个比较重要的问题：一是晶面的选择，二是切削刃钝圆半径r。

6、超稳定环境条件主要是指恒温、防振、超净和恒湿。

相应发展起恒温技术、防振技术、净化技术。

7、我目要发展精密和超精密加工技术，应重点发展哪些方面的内容。

答：根据我国的当前实际情况，参考国外的发展趋势，我国应开展超精密加工技术基础的研究，其主要内容包括以下几个方面：1)超精密切削磨削的基本理论和工艺；2)超精密设备的精度，动特性和热稳定性；3)超精密加工精度检测及在线检测和误差补偿；4)超精密加工的环境条件；5)超精密加工的材料。

第二章8、金刚石刀具超精密切削的切削速度应如何选择?答：超精密切削实际选择的切削速度，经常是根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性选取，即选择振动最小的转速，因为在该转速时表面粗糙度最小，加工质量最高，获得高质量的加工表面是超精密切削的首要问题。

研磨抛光技术在精密制造中的应用研磨抛光技术是精密制造领域不可或缺的关键工艺，它直接影响到零件的表面粗糙度、几何精度及使用寿命。

随着科技的飞速进步，对精密加工的需求日益增长，研磨抛光技术也随之不断革新，以满足日益严苛的制造要求。

以下是研磨抛光技术在精密制造中的六点核心应用及其影响。

一、提高表面光洁度在精密制造中，零件表面的光洁度直接影响其性能，如减少摩擦、提升密封性、增强美观度等。

研磨抛光技术通过物理或化学方式去除工件表面微观不平，达到极高的表面平整度和光洁度。

例如，在光学透镜、半导体晶圆和医疗器械等高精度部件的生产中，超精密研磨抛光技术可实现纳米级别的表面粗糙度，确保光学性能和生物相容性。

二、实现复杂形状加工随着产品设计的多样化，许多精密组件具有复杂的三维曲面和微细结构。

传统的切削加工难以达到这些高精度要求。

而研磨抛光技术，特别是弹性磨粒流技术、磁流变抛光等创新方法，能精确控制加工力和去除量，有效处理复杂形状和细微特征，保证零件的尺寸精度和一致性。

三、提升材料性能特定材料，如陶瓷、玻璃、硬质合金和金属间化合物等，因硬度高、脆性强，传统机械加工难度大。

研磨抛光技术不仅能够完成这些材料的精加工，还能通过控制加工参数，改善材料表面的微观结构，如形成压应力层、减少裂纹，从而提升其抗磨损、耐腐蚀等综合性能。

这对于航空航天、汽车制造等高性能应用领域尤为重要。

四、微纳尺度加工随着纳米技术的发展，微纳制造成为精密制造的前沿领域。

研磨抛光技术在此发挥了重要作用，如化学机械抛光（CMP）在集成电路制造中用于平坦化多层结构，确保电路图案的准确传递；而原子力显微镜辅助的纳米研磨则能够实现原子级的表面形貌调控，为量子器件、纳米传感器等高精尖产品的制造提供技术支持。

五、环保与可持续性随着全球对可持续发展的重视，环保型研磨抛光技术得到了快速发展。

这包括使用环保型磨料、减少研磨液消耗、开发干式抛光工艺等，旨在减少废物排放、降低能源消耗和化学物质使用。