1、高效精密、超精密加工技術高效精密、超精密加工技術學號：學號：201231110329201231110329姓名：張俊杰姓名：張俊杰班級：班級：20122012級工業工程級工業工程3 3班班指導老師：指導老師：二二. .分類分類一一.概述概述四四. .高效精密、超精高效精密、超精密加工技術的發展和密加工技術的發展和現狀現狀三三. .什么是高效精密、超精密加什么是高效精密、超精密加工技術？工技術？五五. .精密超精密加工技術的作用：精密超精密加工技術的作用：六六. .精密超精密加工精密超精密加工技術發展趨勢技術發展趨勢一.概述 先進制造技術AMT(Advanced Manufacturing T

2、echnology)是在傳統制造的基礎上，不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代管理技術等方面的成果，將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現優優質質、高效高效、低耗低耗、清潔清潔、靈活生產靈活生產，提高對動態多變的市場的適應能力適應能力和競爭能力競爭能力的制造技術的總稱，也是取得理想技術經濟效益的制造技術的總稱。二.分類三.什么是高效精密、超精密加工技術？Click here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.Click here to a

3、dd your text.Click here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.什么是高效精密、超精密加工技術？原始社會石器工具美國金剛石超精密切削技術（SPDT）非球面加工機床超精密機床研究計劃（POMA）微米和納米級技術12345四四. .高效精密、超精密加工技術的發展和現狀高效精密、超精密加工技術的發展和現狀發

4、展里程事件發展里程事件現狀：美國是開展研究最早的國家(單件大型零件加工)。 日本是當今世界上超精密加工技術發展最快的國家（中小零件加工） 。 我國的超精密加工技術在70年代末期有了長足進步，80年代中期出現了具有世界水平的超精密機床和部件。1234五.精密超精密加工技術的作用：標題高精度陀螺儀的測量裝置引力探測器標題太赫茲技術的研究需要超精密加工技術的支撐1.1.精密超精密加工技術可促進現代基礎科精密超精密加工技術可促進現代基礎科學和應用基礎科學的發展學和應用基礎科學的發展驗證愛因斯坦的廣義相對論中的2個預言，即重力場彎曲效應和慣性系拖曳效應太赫茲技術在航空領域應用廣泛并非常重要 2.2.精密

5、超精密加工技術是現代高新技術產精密超精密加工技術是現代高新技術產業發展的基礎業發展的基礎為發動機噴嘴零件的精密加工提供可靠保證2激光加工和離子刻蝕對飛機和導彈慣性系統的小型化起重要作用3超精密加工技術使導彈關鍵元器件的精度和質量產生了飛躍，進而大大提高了導彈的命中率4使激光陀螺得以在飛機上廣泛應用13.3.精密超精密加工技術是現代高技術戰爭精密超精密加工技術是現代高技術戰爭的重要技術支撐的重要技術支撐超精密加工技術對國防武器裝備的發展具有重大影響，掌握超精密加工技術并具備相應的生產能力是國防工業涉入現代國防科技和武器裝備尖端技術領域的必要手段， 20世紀90年代初，美國就將其列為21項美國國防

6、關鍵技術之一制造技術不斷追求的目標是質量和效制造技術不斷追求的目標是質量和效率，其中質量就是精度和性能，也就率，其中質量就是精度和性能，也就是超精密加工技術水平的評價指標。是超精密加工技術水平的評價指標。前面提到美國、日本、德國、瑞士等前面提到美國、日本、德國、瑞士等國家的精密超精密加工技術具有很高國家的精密超精密加工技術具有很高的水平，同時這些國家的制造業水平的水平，同時這些國家的制造業水平在全球處于絕對領先地位，而我國雖在全球處于絕對領先地位，而我國雖然近年來由于國家和政府的重視及人然近年來由于國家和政府的重視及人力物力的投入，制造業已經有了長足力物力的投入，制造業已經有了長足的進步，但是

7、目前我國還只能稱作制的進步，但是目前我國還只能稱作制造大國，為了向制造強國轉變，必須造大國，為了向制造強國轉變，必須提高精密超精密加工技術的水平。提高精密超精密加工技術的水平。4.4.精密超精密加工技術是衡量一個國家制精密超精密加工技術是衡量一個國家制造水平高低的重要標志造水平高低的重要標志所謂超精密加工技術基礎理論，是指在了解并掌握超精密加工過程的基本規所謂超精密加工技術基礎理論，是指在了解并掌握超精密加工過程的基本規律和現象的描述后才能駕馭這一過程，取得預期結果。例如上世紀律和現象的描述后才能駕馭這一過程，取得預期結果。例如上世紀9090年代初，年代初，日本學者用金剛石車刀在日本學者用金剛

8、石車刀在LLNLLLNL的的DTM3DTM3上加工出最薄的連續切屑的照片，當時上加工出最薄的連續切屑的照片，當時認為達到了認為達到了1nm1nm的切削厚度，已成為世界最高水平，并至今無人突破（如圖的切削厚度，已成為世界最高水平，并至今無人突破（如圖4 4）。那么超精密切削極限尺度是多少、材料此時是如何去除的，此外超精密）。那么超精密切削極限尺度是多少、材料此時是如何去除的，此外超精密加工工藝系統在力、熱、電、磁、氣等多物理量加工工藝系統在力、熱、電、磁、氣等多物理量/ /場復雜耦合下的作用機理是場復雜耦合下的作用機理是什么、此時系統的動態特性、動態精度及穩定性如何保證等都需要得到新理什么、此時

9、系統的動態特性、動態精度及穩定性如何保證等都需要得到新理論的支持。論的支持。六六. .精密超精密加工技術發展趨勢精密超精密加工技術發展趨勢超精密加工技術基礎理論和實驗還需進一步不斷發展1鈦合金是航空最常用的材料之一，氫作為有害雜質元素對鈦合金的使用性能有極其不鈦合金是航空最常用的材料之一，氫作為有害雜質元素對鈦合金的使用性能有極其不利的影響，如會引起鈦合金氫脆、應力腐蝕及延遲斷裂等，但是近年來研究表明通過利的影響，如會引起鈦合金氫脆、應力腐蝕及延遲斷裂等，但是近年來研究表明通過合理有效地控制滲氫、相變及除氫等過程，獲得鈦合金組織結構的變化，從而可以改合理有效地控制滲氫、相變及除氫等過程，獲得鈦

10、合金組織結構的變化，從而可以改善其加工性能，提高加工表面質量和效率。同樣通常認為黑色金屬是無法利用天然金善其加工性能，提高加工表面質量和效率。同樣通常認為黑色金屬是無法利用天然金剛石進行超精密切削加工的，多年來也一直在進行各種工藝研究，如利用低溫流體剛石進行超精密切削加工的，多年來也一直在進行各種工藝研究，如利用低溫流體（液氮或二氧化碳）冷卻切削區進行低溫冷卻車削、采用超聲振動切削黑色金屬、采（液氮或二氧化碳）冷卻切削區進行低溫冷卻車削、采用超聲振動切削黑色金屬、采用金剛石涂層刀具等，采用離子滲氮和氣體滲氮工藝對模具鋼進行處理，但上述方法用金剛石涂層刀具等，采用離子滲氮和氣體滲氮工藝對模具鋼進

11、行處理，但上述方法到目前為止還無法工程化應用。近年來通過離子注入輔助方式改變被加工材料表層的到目前為止還無法工程化應用。近年來通過離子注入輔助方式改變被加工材料表層的可加工性能，實現硅等硬脆材料復雜形狀的高效超精密切削?？杉庸ば阅?，實現硅等硬脆材料復雜形狀的高效超精密切削。六六. .精密超精密加工技術發展趨勢精密超精密加工技術發展趨勢被加工材料和工藝方法也在不斷擴展2微結構功能表面具有特定的拓撲形狀，結構尺寸一般為微結構功能表面具有特定的拓撲形狀，結構尺寸一般為10100m10100m，面形精度小于，面形精度小于0.1m0.1m，其表面微結構具有紋理結構規則、高深寬比、幾何特性確定等特點，如凹

12、槽，其表面微結構具有紋理結構規則、高深寬比、幾何特性確定等特點，如凹槽陣列、微透鏡陣列、金字塔陣列結構等，這些表面微結構使得元件具有某些特定的功陣列、微透鏡陣列、金字塔陣列結構等，這些表面微結構使得元件具有某些特定的功能，可以傳遞材料的物理、化學性能等，如粘附性、摩擦性、潤滑性、耐磨損性，或能，可以傳遞材料的物理、化學性能等，如粘附性、摩擦性、潤滑性、耐磨損性，或者具備特定的光學性能等。例如在航空、航天飛行器宏觀表面加工出微納結構形成功者具備特定的光學性能等。例如在航空、航天飛行器宏觀表面加工出微納結構形成功能性表面，不僅可以減小飛行器的風阻、摩阻，減小摩擦，還可以避免結冰層形成，能性表面，不

13、僅可以減小飛行器的風阻、摩阻，減小摩擦，還可以避免結冰層形成，提高空氣動力學和熱力學功能，從而達到增速、增程、降噪等目的，同時表面特定的提高空氣動力學和熱力學功能，從而達到增速、增程、降噪等目的，同時表面特定的微結構特征還能起到隱身功能，增強突防能力。微結構特征還能起到隱身功能，增強突防能力。六六. .精密超精密加工技術發展趨勢精密超精密加工技術發展趨勢微納結構功能表面的超精密加工技術3超精密加工技術從發展之初是為了保證一些關鍵零部件的最終精度，所以當初并不是超精密加工技術從發展之初是為了保證一些關鍵零部件的最終精度，所以當初并不是以加工效率為目標，更多關注的是精度和表面質量，例如一些光學元件

14、最初的加工周以加工效率為目標，更多關注的是精度和表面質量，例如一些光學元件最初的加工周期是以期是以“年年”為加工周期。但是隨著零件尺寸的進一步加工增大和數量的增多，目前為加工周期。但是隨著零件尺寸的進一步加工增大和數量的增多，目前對超精密加工的效率也提出了要求。例如為了不斷提高觀察天體范圍和清晰度，需不對超精密加工的效率也提出了要求。例如為了不斷提高觀察天體范圍和清晰度，需不斷加大天文望遠鏡的口徑，這就同樣存在天文版的摩爾定律，即每隔若干年，光學望斷加大天文望遠鏡的口徑，這就同樣存在天文版的摩爾定律，即每隔若干年，光學望遠鏡的口徑增大一倍，如建于遠鏡的口徑增大一倍，如建于19171917年位于美國威爾遜山天文臺的年位于美國威爾遜山天文臺的HookerHooker望遠鏡