現(xiàn)代超精密加工技術(shù)-文庫(kù)吧
2024-10-07 04:34 本頁(yè)面
【正文】 器將高能量密度的激光進(jìn)一步聚焦后照．射到工件表面，光能被吸收瞬時(shí)轉(zhuǎn)化為熱能。根據(jù)能量密度的高低，可實(shí)現(xiàn)打孔、精密切割、加工精微防偽標(biāo)志等。 1． 4． 4 微細(xì)電火花加工 電火花加工是指在絕緣的工作液中通過(guò)工具電極和工件間脈沖火花放電產(chǎn)生的瞬時(shí)局部高溫來(lái)熔化和氣化去除金屬的。加工過(guò)程中工具與工件間沒(méi)有 宏觀的切削力，只要精密地控制單個(gè)脈沖放電能量并配合精密微量進(jìn)給就可實(shí)現(xiàn)極微細(xì)的金屬材料的去除，可加工微細(xì)軸、孔、窄縫、平面以及曲面等。 1． 4． 5 微細(xì)電解加工 導(dǎo)電的工作液中水離解為氫離子和氫氧根離子，工件作為陽(yáng)極，其表面的金屬原子成為金屬正離子溶入電解液而被逐層地電解下來(lái)，隨后即與電解液中的氫氧根離子發(fā)生反應(yīng)形成金屬氫氧化物沉淀，而工件陰極并不損耗，加工過(guò)程中工具與工件間也不存在宏觀的切削力，只要精細(xì)地控制電流密度和電解部位，就可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)精度的電解加工，而且表面不會(huì)加工應(yīng)力。常用于鏡面拋光、精密減薄 以及一些需要無(wú)應(yīng)力加工的場(chǎng)合。 1． 4． 6 復(fù)合加工 復(fù)合加工是指采用幾種不同能量形式、幾種不同的工藝方法，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短、復(fù)合作用的加工技術(shù)，例如電解研磨、超聲電解加工、超聲電解研磨、超聲電火花、超聲切削加工等，可比單一加工方法更有效，適用范圍更廣。 2 納米技術(shù) (Nanotechnology) 2． 1 概述 隨著生物、環(huán)境控制、醫(yī)學(xué)、航空、航天、精確制導(dǎo)彈藥、靈巧武器、先進(jìn)情報(bào)傳感器以及數(shù)據(jù)通訊等的不斷發(fā)展，在結(jié)構(gòu)裝置微小型化方面不斷提出更新、更高的要求。目前，納米技術(shù)發(fā)展十分迅猛，它使人類在改造自然 方面進(jìn)入一個(gè)新的層次。它將開(kāi)發(fā)物質(zhì)潛在的信息和結(jié)構(gòu)能力，使單位體積物質(zhì)存儲(chǔ)和處理信息的能力實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，從而給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事能力帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。 納米技術(shù)是指納米級(jí) (＜ 10 納米 )的材料、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)量和控制技術(shù)。隨著納米技術(shù)的發(fā)展。開(kāi)創(chuàng)了納米電子學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米制造學(xué)、納米顯微學(xué)及納米測(cè)量等等新的高技術(shù)群。納米技術(shù)是面向 21 世紀(jì)的一項(xiàng)重要技術(shù)，有著廣闊的軍民兩用前景。美國(guó)、日本及西歐等國(guó)家均投入了大量的人力、物力進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并己在航空、航天、醫(yī)療及民用產(chǎn)品等方面得到了一定應(yīng)用。 2． 1． 1 微型機(jī)電系統(tǒng) ( microelectron—mechanical systems， MEMS) 10 年前，人們意識(shí)到用半導(dǎo)體批量制造技術(shù)可以生產(chǎn)許多宏觀機(jī)械系統(tǒng)的微米尺度的樣機(jī)后，就在小型機(jī)械制造領(lǐng)域開(kāi)始了新的研究，這導(dǎo)致了微型機(jī)電系統(tǒng) (MEMS)的出現(xiàn)，如微米尺度的各類傳感器以及各種閥門等。 MEMS主要的民用領(lǐng)域是：醫(yī)學(xué)、電于工業(yè)和航空、航天。如用靜電驅(qū)動(dòng)的微型電機(jī)控制計(jì)算機(jī)及通訊系統(tǒng)。在環(huán)境、醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，微型傳感器可以測(cè)量各種化學(xué)物質(zhì)的流量、壓力和濃度。在軍事主要有以下：有害化學(xué)戰(zhàn)劑 報(bào)警傳感器、敵我識(shí)別、靈巧蒙皮、分布式戰(zhàn)場(chǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)、微機(jī)器人電子失能系統(tǒng)、昆蟲(chóng)平臺(tái)等應(yīng)用。 2． 專用集成微型儀器 ( application specific integrated microinstrument， ASIM) 微型工程包括具有毫米、微米、納米尺度結(jié)構(gòu)的傳感器和動(dòng)作器的設(shè)計(jì)、材料合成、微型機(jī)械加工、裝配、總成和封裝問(wèn)題。利用這項(xiàng)技術(shù)可以把傳感器、動(dòng)作器和數(shù)據(jù)處理采集裝置集成在一塊普通的基片上。微型機(jī)電系統(tǒng)與微電子技術(shù)的綜合集成，導(dǎo)致了專用集成微型儀器 (ASIM)的出現(xiàn)。 具有亞 微米特點(diǎn)的 ASIM會(huì)使亞毫米器件降低研制與試驗(yàn)費(fèi)用、縮小體積、減輕重量，同時(shí)還可以降低對(duì)電源和溫控的要求，降低對(duì)振動(dòng)的靈敏性和通過(guò)冗余提高可靠性。 ASIM將在航天器和航天．系統(tǒng)技術(shù)方面引起一場(chǎng)革命，出現(xiàn)超小型衛(wèi)星系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn) “納米衛(wèi)星 ”。 2． 1． 3 材料工程及功能織物 在材料工程方面，已經(jīng)能夠做到設(shè)計(jì)與控制一種材料的微觀結(jié)構(gòu)，從而獲得所要求的宏觀性能。因此，對(duì)于材料的分子、原子結(jié)構(gòu)，以及在分子尺度上的物理化學(xué)性能的測(cè)試，以成為當(dāng)今材料工程中不可缺少的技術(shù)。 利用納米粒子的催化特性、極大的化學(xué)活性、 極大的表面積、優(yōu)異的電磁特性、光學(xué)特性等可以制造具有奇異功能的產(chǎn)品，如抗紫外線、抗可見(jiàn)光、抗紅外線、抗電磁等的功能織物。 此外，納米技術(shù)在微電子工程、生物遺傳工程、微機(jī)械光學(xué)等方面也具有廣泛的應(yīng)用前景。 2． 2 納米加工技術(shù) 正如制造技術(shù)在當(dāng)今各領(lǐng)域所起的重要作用一樣，納米加工技術(shù)在納米技術(shù)的各領(lǐng)域中也起著關(guān)鍵作用。納米加工技術(shù)包含機(jī)械加工、化學(xué)腐蝕、能量束加工以及 STM加工等許多方法。關(guān)于納米加工技術(shù)目前還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義，尺寸為納米級(jí) (＜ 10 納米 )的材料的加工和使用稱為納米加工。加工表面粗糙度為 納米級(jí)的也稱為納米加工。筆者認(rèn)為所謂納米加工技術(shù)是指零件加工的尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度均為納米級(jí) (＜ 10 納米 )。通過(guò)以下加工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)加工。 2． 2． 1 超精密機(jī)械加工技術(shù) 超精密機(jī)械加工方法有單點(diǎn)金剛石和 CBN超精密切削、金剛石和 CBN超精密磨削等多點(diǎn)磨料加工，以及研磨、拋光、彈性發(fā)射加工等自由磨料加工或機(jī)械化學(xué)復(fù)合加工等。 目前利用單點(diǎn)金剛石超精密切削加工已在實(shí)驗(yàn)室得到了 3 納米的切屑，利用可延性磨削技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)磨削，而通過(guò)彈性發(fā)射加工等工藝則可以實(shí)現(xiàn)亞納米級(jí)的去除，得到埃級(jí)的表 面粗糙度。 2． 2． 2 能量束加工技術(shù) 能量束加工可以對(duì)被加工對(duì)象進(jìn)行除、添加和表面處理等工藝，主要包括離子束加工、電子束加工和光束加工等，此外電解射流加工、電火花加工、電化學(xué)
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