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1、LOGO超精密加工材料超精密加工材料主要内容介绍主要内容介绍u1、超精密加工对材料的要求、超精密加工对材料的要求u2、超精密加工材料的分类、超精密加工材料的分类u3、常见的材料及加工方法、常见的材料及加工方法u4、几种典型的超精密加工方法、几种典型的超精密加工方法n化学成分：应准确、质地均匀、无杂质；化学成分：应准确、质地均匀、无杂质；1010-2-21010-3 -3 数量级。数量级。n物理力学性能：稳定、一致，无外部和内物理力学性能：稳定、一致，无外部和内部微观缺陷；拉伸强度、硬度、伸长率、部微观缺陷；拉伸强度、硬度、伸长率、弹性模量、热导率、膨胀系数等应达到弹性模量、热导率、膨胀系数等应
2、达到1010-5 -5 1010-6-6数量级。数量级。n加工工艺性能：冶炼、铸造、热处理等工加工工艺性能：冶炼、铸造、热处理等工艺过程要严格控制。艺过程要严格控制。1、超精密加工对材料的要求、超精密加工对材料的要求2、超精密加工材料分类、超精密加工材料分类黑色金属黑色金属精密合金精密合金金属材料金属材料非金属材料非金属材料钢钢超超精精密密加加工工材材料料的的分分类类有色金属有色金属铸铁铸铁铝合金铝合金铜合金铜合金弹性合金弹性合金膨胀合金膨胀合金热双金属热双金属有机高分子材料有机高分子材料无机非金属材料无机非金属材料复合材料复合材料塑料塑料橡胶橡胶胶黏剂胶黏剂涂料涂料石英石英宝石宝石石材石材金
3、刚石金刚石工程陶瓷工程陶瓷3、常见的材料及其加工方法、常见的材料及其加工方法材材 料料超精密加工方法超精密加工方法无机无机硬脆硬脆材料材料半导体材料半导体材料 陶瓷陶瓷玻璃玻璃 石英石英蓝宝石蓝宝石 金刚石金刚石超精密磨削超精密磨削 超精密研磨超精密研磨超精密抛光超精密抛光软质金属软质金属 塑料塑料超精密金刚石切削超精密金刚石切削耐热合金耐热合金复合材料复合材料黑色金属黑色金属超精密磨削超精密磨削 超精密研磨超精密研磨超精密抛光超精密抛光4、几种典型的超精密加工方法几种典型的超精密加工方法一、金刚石超精密切削一、金刚石超精密切削一、金刚石超精密切削一、金刚石超精密切削（1 1）、金刚石刀具特点
4、）、金刚石刀具特点）、金刚石刀具特点）、金刚石刀具特点u高硬度和高耐磨性高硬度和高耐磨性u低膨胀系数低膨胀系数：其线膨胀系数其线膨胀系数仅是硬质合金的仅是硬质合金的1/41/6,是高速钢的是高速钢的1/91/12u高的导热性高的导热性：切削热量不易聚集，切削温度切削热量不易聚集，切削温度低，有利于加工尺寸精度的控制低，有利于加工尺寸精度的控制u大的弹性模量大的弹性模量：弹性模量大弹性模量大, 刀具的应变小刀具的应变小，也有利于超精加工的尺寸精度控制。也有利于超精加工的尺寸精度控制。u极小的刀刃钝圆半径极小的刀刃钝圆半径:刀刃钝圆半径小刀刃钝圆半径小,可以可以实现薄的切削厚度实现薄的切削厚度,能
5、降低切削区的弹塑性变能降低切削区的弹塑性变形形,进而降低切削力、切削温度和刀具磨损进而降低切削力、切削温度和刀具磨损,使得切削变得十分平稳。使得切削变得十分平稳。金刚石超精密切削金刚石超精密切削金刚石超精密切削金刚石超精密切削加工加工4.5mm陶陶瓷球瓷球图图 金刚石车床及其加工照片金刚石车床及其加工照片金刚石超精密切削（2）、金刚石刀具的应用）、金刚石刀具的应用u用于加工铝合金、黄铜等有色金属和某些用于加工铝合金、黄铜等有色金属和某些非金属材料，不能用于黑色金属材料的加非金属材料，不能用于黑色金属材料的加工。工。u可以得到超光滑表面，可以得到超光滑表面，Ra0.02-0.005 m，精度达到
6、精度达到0.01 m以上以上u可以加工许多零件，如：陀螺仪、激光反可以加工许多零件，如：陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射镜、红外反射镜射镜、天文望远镜的反射镜、红外反射镜等。等。LOGO金刚石超精密切削陀螺仪右边的圆球就是石英制的转子，右边的圆球就是石英制的转子，近乎完美的球体近乎完美的球体 金刚石超精密切削金刚石超精密切削哈勃望远镜哈勃望远镜哈勃望远镜哈勃望远镜直径直径2.4m形状精度形状精度0.01m能观察能观察140140亿光年天体亿光年天体ELIDELID磨削技术磨削技术(一一)、ELID磨削技术介绍磨削技术介绍uELID磨削技术即在线电解砂轮修整技术，磨削技术即在线电解砂轮修整技
7、术，它是由日本理化研究所大森整教授它是由日本理化研究所大森整教授1987年年提出，并于提出，并于1989年应用于实际加工当中。年应用于实际加工当中。uELID磨削技术适用于对脆硬材料进行超精磨削技术适用于对脆硬材料进行超精密镜面磨削。密镜面磨削。uELID磨削技术广泛应用于电子、机械、光磨削技术广泛应用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域学、仪表、汽车等领域ELIDELID磨削技术磨削技术（二）、（二）、 ELID磨削技术原理磨削技术原理进给进给ELIDELID磨削原理磨削原理电源电源金刚石砂轮金刚石砂轮（铁纤维结合剂）（铁纤维结合剂）冷却液冷却液电刷电刷ELIDELID磨削技术磨削技术 u电
8、解修锐过程中电解修锐过程中,砂轮在电解作用下砂轮在电解作用下,其金属结其金属结合剂电离溶解合剂电离溶解,使得砂轮表面的磨粒突出同时使得砂轮表面的磨粒突出同时生成一层致密而绝缘的氧化膜生成一层致密而绝缘的氧化膜,这能减缓砂轮这能减缓砂轮的过度电解的过度电解, 防止砂轮磨损过快。防止砂轮磨损过快。u随着磨削加工的进行随着磨削加工的进行,表面的磨粒因磨损而脱表面的磨粒因磨损而脱落落,出刃高度降低出刃高度降低,同时生成的氧化膜也因被工同时生成的氧化膜也因被工件摩擦而变薄件摩擦而变薄,此时砂轮的电解又恢复此时砂轮的电解又恢复,金属结金属结合剂的电解过程加快合剂的电解过程加快,继续开始砂轮表面的电继续开始
9、砂轮表面的电解过程解过程,磨粒的出刃高度增加磨粒的出刃高度增加,氧化膜又开始增氧化膜又开始增厚厚,如此循环。如此循环。ELIDELID磨削技术磨削技术（三）、（三）、ELID磨削的工艺特点磨削的工艺特点u磨削过程具有良好的稳定性和可控性，磨削过程具有良好的稳定性和可控性， 易易于实现磨削过程的最优化；于实现磨削过程的最优化； u加工精度高，表面裂纹少，表面质量好；加工精度高，表面裂纹少，表面质量好； u适应性广泛，磨削效率高；适应性广泛，磨削效率高； u装置简单，成本低，推广性强等。装置简单，成本低，推广性强等。黑色金属超精密加工方法研究黑色金属超精密加工方法研究u钢铁等黑色金属的金刚钢铁等黑
10、色金属的金刚石超精密切削一直是超精石超精密切削一直是超精密加工领域中尚未解决的密加工领域中尚未解决的技术难题。技术难题。 黑色金属超精密加工方法研究黑色金属超精密加工方法研究u目前人们为突破金刚石切削黑色金属，一目前人们为突破金刚石切削黑色金属，一直在进行大量的实践，如深冷切削、富碳直在进行大量的实践，如深冷切削、富碳大气中的切削等，都先后取得一些效果，大气中的切削等，都先后取得一些效果，也有在金刚石的成份中掺入硼，使之与黑也有在金刚石的成份中掺入硼，使之与黑色金属的亲和力明显改善。色金属的亲和力明显改善。u在国内，哈尔滨工业大学利用超声波振动在国内，哈尔滨工业大学利用超声波振动切削，已实现不锈钢的镜面切削。切削，已实现不锈钢的镜面切削。 LOGO谢谢大家谢谢大家！Thank YouThank You
