宁波珩磨机公司超精密加工的工艺方法

宁波珩磨机公司超精密加工的工艺方法

根据被加工件的材料和形面的不同，常用的超精密加工工艺方法主要分三大类：切削加工法、磨削加工（含研、抛）法和电物理加工法。 

切削加工法主要是采用优质的天然金刚石作刀具的切削刃，对有色金属、玻璃或陶瓷工件进行车削和铣削加工，可以加工端面、球面和抛物面等曲面。超精密车削加工中，金刚石刀具的刃磨是关键。刀尖的圆弧半径应为被加工表面要求值的五分之一左右，一般γc小于10nm，用铸铁研具进行研抛时，可获得γc=3~5nm。再小的γc值则要用离子束加工来获得。实践证明，采用这样的刀具，便于切削速度在很大（V=120~3600m/min）的范围内变化，而不影响被加工表面的粗糙度值。常选的切削用量是：加工有色金属时V=120~4000m/min，加工玻璃或陶瓷时V=15~120m/min；根据刀尖圆弧末径γc值的不同，进给量可在0.1~10μm/r的范围内选取，切削深度则为t=0.05~0.1μm。 在用雾化酒精或温度可控的矿物润滑油冷却的情况下，高质量的单晶金刚石刀具的耐用度（用一次刃磨後切刃可以有效地进行切削的长度来衡量）可达1500km。切削加工法所能达到的最高水平：面形精度为0.025μm、表面粗糙度为Ra=2~4nm。 

磨削加工法是采用精细磨粒的砂轮或砂带进行磨削和研、抛的加工。此法多用于硬度较高的黑色金属材料加工，也可用于玻璃及陶瓷等非金属材料的加工。它可以加工比用切削法加工更大的工件表面――平面、圆柱面、球面和非球面。 圆柱形镜面通常用磨削方法加工，磨削速度选V=25~35m/s，粗磨时t=0.02~0.07mm，精磨时t=3~10μm；当用油石研、抛时，V=10~50m/min，材料的去除速度为0.1μm~1μm/min。超精磨削可达到0.01μm的圆度和Ra 0.002μm的表面粗糙度。球形镜面研、抛时要求研具保持在被加工表面的法向上，有两种保证方法一是通过研具本身的自定位机构来达到；二是通过采用数控系统使研磨头倾斜一φ角来实现。球形镜面的磨抛加工法是建立在借助激光干涉仪行表面的误差测量的基础上。测量时，激光干涉仪沿X和Y坐标移动，或沿X，Y中之一的方向移动和工作台转动，镜面误差的测量结果被记录在模拟量或数字量的记忆装置中，然後进行处理。根据来自数控系统的指令磨头（研具）被移动到标有对给定面形误差最大的偏差处并磨除材料。之後表面被重新检测和重复加工工序。就这样以逐步趋近的方法去达到所要求的面形精度。平面形镜面的加工主要采用磨削和研抛工艺方法来加工，目前此法所能达到的最高平面度<0.2μm/300mm，表面粗糙度Ra<1nm。 

电物理加工的方法有多种，其中获得最广泛应用的是电磨料抛光和离子束表面加工。前者的实质是使电解加工过程中所产生并留下的氧化膜由磨料从被加工表面上去掉以获得镜面；後者则是借助离子发生器射出的离子束对表面进行研、抛。离子束表面加工法：经过预磨削加工的工件被放置入真空度保持在1.33×10-3Pa的真空室中，离子发生器射出的离子束以高达30K电子伏的强度作用在被加工的表面上，并以1μm ~5μm/h的速率去除表层材料，从而达到10nm乃至更高的形状精度。在工作过程中，离子发生器射出的离子束打在工件上的强度和加工过程均由计算机及程序软件来实现，而根据激光干涉仪对被加工表面形状的检测结果，借助驱动装置来调节光栏（掩盖物）改变离子束强度，通过控制器控制离子发生器，通过驱装置和控制工件位置，并由传感器来测量和控制真空室中的温度，使之保持恒定。 

其他的超精密复合加工方法，如电火花成形加工後继而采用的流体抛光法、电化学抛光法、超声化学抛光法、动力悬浮研磨法、磁流体研磨法以及采用ELID技术的磨削法等。采用ELID技术进行光学玻璃非球面透镜加工时面形精度可达0.2μm，表面粗糙度则达Ra=20nm。