超精密加工技術(shù)ppt課件(參考版)
2025-01-20 19:50本頁(yè)面
【正文】 壓電陶瓷掃描管結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 39 a ，其工作原理見(jiàn)圖 39b。 ΔX ΔZ 陶瓷管 金屬膜 +UX UX UY +UY UZ a） L L 0 b） 圖 39 壓電陶瓷掃描管結(jié)構(gòu)及工作原理 當(dāng)陶瓷管內(nèi)壁接地 ， X軸兩外壁電極電壓相反時(shí) ， 陶瓷管一側(cè)伸長(zhǎng) ， 另一側(cè)縮短 ， 形成 X方向掃描 (圖 39b ) 。 三、納米技術(shù) ? 關(guān)鍵技術(shù)： （ 1） STM探針 —— 金屬絲經(jīng)化學(xué)腐蝕 ， 在腐蝕斷裂瞬間切斷電流 ， 獲得尖峰 ， 曲率半徑為 10nm左右 。此種測(cè)量模式隧道電流對(duì)隧道間隙的敏感性轉(zhuǎn)移到反饋電路驅(qū)動(dòng)電壓與位移之間的關(guān)系上 ， 避免了非線性 ， 提高了測(cè)量精度和測(cè)量范圍 。 φ1 φ2 d 試件 STM探針 Ub 圖 35 STM隧道結(jié) 三、 納米技術(shù) ? 兩種測(cè)量模式 （ 2） 恒電流測(cè)量模式 （ 圖 36b） ：探針在試件表面掃描 ， 使用反饋電路驅(qū)動(dòng)探針 ， 使探針與試件表面之間距離 （ 隧道間隙 ） 不變 。 當(dāng)偏壓 Ub小于勢(shì)壘高度 φ時(shí) ， 隧道電流密度為： 24212220??????????? kba eUdkhej式中 h —— 普郎克常數(shù)； e —— 電子電量； ka， k0 —— 系數(shù) 。當(dāng)一個(gè)電極為非常尖銳的探針時(shí) ， 由于尖端放電使隧道電流加大 。 ?A? STM工作原理基于量子力學(xué)的隧道效應(yīng) 。 三、 納米技術(shù) ? 掃描隧道顯微測(cè)量 （ STM, Scanning Tunneling Microscope ） ? 掃描隧道顯微鏡 1981年由在 IBM瑞士蘇黎世實(shí)驗(yàn)室工作的 和 發(fā)明 ， 可用于觀察物體 級(jí)的表面形貌 。 量子效應(yīng) 、 波動(dòng)特性 、 微觀漲落等不可忽略 ， 甚至成為主導(dǎo)因素 。 納米技術(shù)涉及機(jī)械 、 電子 、 材料 、 物理 、化學(xué) 、 生物 、 醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域 。 ～177。 2～177。 ◎ 技術(shù)復(fù)雜 。 ◎ 行程不受限制 。 ? 特點(diǎn)： ◎ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 運(yùn)行可靠 ， 傳動(dòng)效率高 。 ◎ 磁致伸縮材料 （ 如某些強(qiáng)磁材料 ） —— 磁場(chǎng)作用引起晶體發(fā)生應(yīng)變 。 ? 為了降低伺服系統(tǒng)的摩擦 ， 導(dǎo)軌 、 絲杠螺母副以及伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子的推力軸承和徑向軸承均采用氣體靜壓結(jié)構(gòu) ?？蛇M(jìn)行車 、 銑 、 磨和電火花加工 。 ?具有刀具破損檢測(cè)的監(jiān)控系統(tǒng) 。 ?高的主軸轉(zhuǎn)速及動(dòng)平衡 。 ?低熱變形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。 要求低摩擦的傳動(dòng)系統(tǒng)和導(dǎo)軌支承系統(tǒng) ， 以及高跟蹤精度的伺服系統(tǒng) 。 微細(xì)機(jī)械 加工 圖 19 單晶金剛石銑刀刀頭形狀 二、微細(xì)與超微細(xì)加工技術(shù) ?微小位移機(jī)構(gòu) ， 微量移動(dòng)應(yīng)可小至幾十個(gè)納米 。銑刀的回轉(zhuǎn)半徑 （ 可小到 5μm） 靠刀尖相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸線的偏移來(lái)得到 。 概述 二、微細(xì)與超微細(xì)加工技術(shù) 熱流動(dòng)加工（火焰，高頻，熱射線，激光） 壓鑄，擠壓，噴射，澆注 微離子流動(dòng)加工 熱表面流動(dòng) 粘滯性流動(dòng) 摩擦流動(dòng) 變形加工(流動(dòng)加工 ) 化學(xué)鍍，氣相鍍（電鍍，電鑄） 氧化，氮化（陽(yáng)極氧化） （真空）蒸鍍，晶體增長(zhǎng)，分子束外延 燒結(jié)，摻雜，滲碳，（侵鍍，熔化鍍） 濺射沉積，離子沉積（離子鍍） 離子濺射注入加工 化學(xué) (電化學(xué) )附著 化學(xué) (電化學(xué) )結(jié)合 熱附著 擴(kuò)散 (熔化 )結(jié)合 物理結(jié)合 注入 結(jié)合加工(附著加工 ) 車削，銑削，鉆削，磨削 蝕刻，化學(xué)拋光，機(jī)械化學(xué)拋光 電解加工，電解拋光 電子束加工，激光加工，熱射線加工 擴(kuò)散去除加工，熔化去除加工 離子束濺射去除加工，等離子體加工 機(jī)械去除 化學(xué)分解 電解 蒸發(fā) 擴(kuò)散與熔化 濺射 分離加工(去除加工 ) 加工方法 加工機(jī)理 表 5 微細(xì) 與超微細(xì)加工機(jī)理與加工方法 二、 微細(xì)與超微細(xì)加工技術(shù) ◆ 主要采用銑 、 鉆和車三種形式 ， 可加工平面 、內(nèi)腔 、 孔和外圓表面 。 ?“ 加工單位 ” —— 去除一塊材料的大小 ， 對(duì)于微細(xì)加工 ，加工單位可以到分子級(jí)或原子級(jí) 。 ? 超微細(xì)加工 —— 通常指 1μm以下超微細(xì)尺寸零件的加工 ， 其加工誤差為 ～ 。 10%～ 177。 1℃ ～ 177。通過(guò)激光掃描被測(cè)工件兩端，根據(jù)掃描鏡旋轉(zhuǎn)角、掃描鏡旋轉(zhuǎn)速度，透鏡焦距等數(shù)據(jù)計(jì)算出被測(cè)工件的尺寸。 ? 激光測(cè)量精度目前可達(dá) 。 ★ 液體動(dòng)力拋光 ★ 機(jī)械化學(xué)拋光 拋光工具 活性 拋光液 圖 15 機(jī)械化學(xué)拋光 小間隙 工件 工具運(yùn)動(dòng)方向 加壓 一、 精密與超精密加工技術(shù) ? 激光由于其優(yōu)良的特性 （ 強(qiáng)度高 ， 亮度大 ， 單色性 、 相干性 、 方向性好等 ） 在精密測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用 。 拋光工具 圖 14 液體動(dòng)力拋光 小間隙 工件 工具運(yùn)動(dòng)方向 拋光液 磨粒 ? 工作原理 （ 圖 15） 活性拋光液和磨粒與工件表面產(chǎn)生固相反應(yīng) ， 形成軟粒子 ， 使其便于加工 。 ? 工作原理（圖 13） ? 機(jī)理：微切削＋被加工材料的微塑性流動(dòng)作用 ★ 彈性發(fā)射加工 ◆ 游離磨料加工 ? 拋光輪： 由聚氨基甲酸 （ 乙 ）酯制成 ， 磨料直徑 ～ 一、 精密與超精密加工技術(shù) ? 工作原理 （ 圖 14） 拋光工具上開(kāi)有鋸
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1