現(xiàn)代超精密加工技術(shù)-文庫吧在線文庫
【正文】 。超精密磨削不僅要提供鏡面級的表面粗糙度，還要保證獲得精確的幾何形狀和尺寸。 當(dāng)前的超精密磨削技術(shù)能加工出 0． 0 1μm圓度， O． 1μm尺寸精度和 Ra0． 005μm粗糙度的圓柱 形零件，平面超精密磨削能加工出 0． 03μm／ 100mm的平面。控制電子束的強弱和偏轉(zhuǎn)方向，配合工作臺 X Y方向的數(shù)控位移，可實現(xiàn)打孔、成型切割、刻蝕、光刻曝光等工藝。 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，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，就可實現(xiàn)納米級精度的電解加工，而且表面不會加工應(yīng)力。開創(chuàng)了納米電子學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米機械學(xué)、納米制造學(xué)、納米顯微學(xué)及納米測量等等新的高技術(shù)群。 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)的傳感器和動作器的設(shè)計、材料合成、微型機械加工、裝配、總成和封裝問題。 此外，納米技術(shù)在微電子工程、生物遺傳工程、微機械光學(xué)等方面也具有廣泛的應(yīng)用前景。 目前利用單點金剛石超精密切削加工已在實驗室得到了 3 納米的切屑，利用可延性磨削技術(shù)也實現(xiàn)了納米級磨削，而通過彈性發(fā)射加工等工藝則可以實現(xiàn)亞納米級的去除，得到埃級的表 面粗糙度。 (3)橫向尺寸可以小到 O． 5μm，加工精度可達(dá) (4)可實現(xiàn)大批量復(fù)制、生產(chǎn)，成本低。 掃描隧道顯微加工技 術(shù)不僅可以進(jìn)行單個原于的去除、添加和移動，而且可以進(jìn)行 STM光刻、探針尖電子束感應(yīng)的沉淀和腐蝕等新的 S T M加工技術(shù)。 因此，實際的 定位機構(gòu)多采用大位移用的執(zhí)行元件和納米定位用的執(zhí)行元件相組合方式來實現(xiàn)。紅外拋物面反射鏡是紅外探測系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，其加工精度對導(dǎo)彈引爆距離的一致性影響很大。對于銅、鋁等軟質(zhì)材料，目前可以利用單點金剛石切削 (SPDT)進(jìn)行超精密加工。代表當(dāng)今最高水平的超精密金剛石車床 LODTM于 1984 年在美國勞倫斯．利佛莫爾 (LLNl)實驗室研制成功，它可加工直徑達(dá) 2l00mm，重達(dá) 4500Kg 的工件，其加工精度可達(dá) 0． 25μm，表面粗糙 度 Rmax0． 0076μm，該機床可加工平面、球面及非球面，主要用于激光核聚變工程的零件，紅外線裝置用零件以及大型天體反射鏡的加工。相比之下，我國仍主要采用傳統(tǒng)的加工工藝，需依賴有經(jīng) 驗的非球面加工技術(shù)工人，利用刀口儀和箱密拋光工具，逐點修磨拋光加工出非球面曲面。 研究內(nèi)容 非球面曲面的 超精密加工技術(shù)涉及面寬，經(jīng)費投入量大，根據(jù)我國現(xiàn)有國情，應(yīng)首先開展以下幾項研究： (1)超精密靜壓主軸的研究 。精密偶件在航空航天、精密機械、精密儀器、能源交通等部門的應(yīng)用十分廣泛，就其專業(yè)性質(zhì)來說，液壓工業(yè)應(yīng)用最多。應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下： 圓柱度： 0． 1—— 圓度： O． 05——O． 1μm 尺寸精度： ——O． 5μm 粗糙度： Ra0． 005—— 平面度： λ／ 5(φlOOmm) 4． 2． 2 圓柱偶件的外因磨削技術(shù)研究 進(jìn)行超精密外因磨削的裝置的研究，并研究超精密磨削中的砂輪修 整、動平衡、尺寸控制、溫度控制及超精密磨削工藝。新材料及零件的出現(xiàn)、更高精度要求的提出等都需要超精密加工技術(shù)在原有的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展，如提高傳統(tǒng)超精密加工的精度，并提出新的超精密加工工藝，完善現(xiàn)代超精密加工技術(shù)，以適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展。研制出一套超精密研、珩工具及加工工藝方法，提供超精密研、珩工具及夾具，可直接用于生產(chǎn)。 用超精密加工技術(shù)解決精密偶件的加工，己引起了國外的重視，特別是在軍事工業(yè)中投入了大量人力、物力來解決精密偶件的制造技術(shù)問題。 (7)恒溫供油裝置的研究 。國防科工委于 1992 年在中國航空精密機械研究所建立了國內(nèi)第一家超精密加工重點實驗室。美國 Frankfurt 兵工廠采用氬離子束拋光火控系統(tǒng)用的高精度非球面鏡，精度達(dá)到 O． 02λ。 3． 2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 非球面曲面的精密、超精密加工要從 CNC 超精密機床談起。 非球面光學(xué)零件在民用光電產(chǎn)品上的應(yīng)用更為廣泛，其范圍涉及到攝影鏡頭和取景器、電視攝像管 、變焦鏡頭、電影放影鏡頭、衛(wèi)星紅外望遠(yuǎn)鏡、錄象機鏡頭、錄象和錄音光盤讀出頭、條形碼讀出頭、光釬通信的光釬接頭、醫(yī)療儀器等等。非球面光學(xué)零件具有球面光學(xué)零件所無可比擬的良好的 成象質(zhì)量。 掃描隧道顯微鏡可以直接觀測原子尺度結(jié)構(gòu)，垂直分辨率達(dá)到 O． 1nm，近年來在 S T M的基礎(chǔ)上又派生出一系列的掃描探針顯微技術(shù)，如光子掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡(AFM)、磁力顯 39。光外差干涉儀：通常利用干涉條紋圖的測量方法進(jìn)行納米級測量有其很大的局限性，而利用外差干涉測量技術(shù)可以得到 O． 1nm的空間分辨率，測量范圍可 達(dá) 50mm。應(yīng)用掃描隧道顯微鏡技術(shù)可以進(jìn)行原于級操作、裝配和改型。電子束加工是以熱能的形式去除穿透層表面的原子，可以進(jìn)行刻蝕、 光刻曝光、焊接、微米和納米級鉆削和銑削加工等。加工表面粗糙度為 納米級的也稱為納米加工。 ASIM將在航天器和航天．系統(tǒng)技術(shù)方面引起一場革命，出現(xiàn)超小型衛(wèi)星系統(tǒng)，最終實現(xiàn) “納米衛(wèi)星 ”。 MEMS主要的民用領(lǐng)域是：醫(yī)學(xué)、電于工業(yè)和航空、航天。目前，納米技術(shù)發(fā)展十分迅猛，它使人類在改造
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