•41
离子刻蚀技术
•42
LIGA 技术
•43
薄膜制备技术
离子溅射镀膜机
•44
3.4.4微细加工的发展与趋势
加工方法的 多样化
加工材料的 多样化
微细加工 的发展与 趋势
提高微细加工 的经济性
加快微细加工 机理的研究
•45
3.5快速原型制造技术
3.5.1快速原型制造技术概述 3.5.2快速原型制造的定义与特征 3.5.3快速原型制造相关技术 3.5.4快速原型制造的应用
其发展体现在以下几方面： 制造加工精度不断提高 切削加工速度迅速提高 新型工程材料的应用推动了制造工艺的进步和变革 自动化和数字化工艺装备的发展提高了机械加工的效率 零件毛坯成形在向少无余量发展 优质清洁表面工程技术的形成和发展
•6
优质
高效
低耗
先进制造 工艺的特点
灵活
洁净
•7
3.2超高速加工技术
超高速切削刀具系统的特点：
刀片在刀体的定位要求加紧牢固、安全，刀具与机床的联接可 靠
超高速切削加工的切削力随着切削速度的提高而降低约30% 切削温度随着切削速度的提高而缓慢提高 道具的磨损主要由切削温度、刀具-切屑之间和刀具-工件的相对
速度决定的
•14
超高速切削的刀具材料
超高速切削加工要求刀具材料与被加工材料的化学 亲和力要小，并且具有优异的机械性能、热稳定性、 抗冲击性和耐磨性。
•27
2．超精密磨削加工 超精密磨削砂轮 砂轮的修整 磨削速度和磨削液
•28
3．超精密研磨、抛光加工 4．超精密特种加工 激光束加工原理，特点，基本设备 电子束加工原理，特点，基本设备 离子束加工原理，特点，基本设备
•29
5．机床设备 特征：高精度、高刚度、高稳定性、高自动化 精密主轴部件 精密导轨 微量进给装置 6.加工环境 净化的空气环境 恒定的温度环境 较好的抗振动干扰环境
•35
3.4.2微细加工概述
微细加工技术指制作微机械或微型装置的加工技 术。
微细加工是指加工尺度为微米级范围的加工方式， 是MEMS发展的重要基础，它起源于半导体制造 工艺。广义的微细加工方式十分丰富，包含了微 细机械加工，各种现代特种加工，高能束加工等 方式。
•36
分Ins离ert 加ther工xet
•19 19
3.3.1超精密加工概述
精密加工指在一定的发展时期，加工精度和 表面质量达到较高程度的加工工艺。超精密 加工指的是在一定的发展时期，加工精度和 表面质量达到最高程度的加工工艺。
•20 20
几种典型精密零件的加工精度
•21
超精密加工涉及的技术领域包括： 超精密加工机理 超精密加工的刀具，磨具及其制备技术 超精密加工机床设备 超精密测量及补偿技术 严格的工作环境
技术基础 微机械设计、微机械材料、微细加工、微装配与封装、集成技术、 微测量、微能源、微系统控制等
应用研究
微机械在精密仪器、医疗卫生、生物工程，特别在空间狭小、操作精度高、 功能高度集成的航空航天机载设备领域有着巨大应用潜力。如微型传感器、 微型执行器、微型光机电器件和系统、微型机器人、微型飞行器、微型动 力系统等。
•24
超精密加工方法分类：
•25
超精密加工特点
净化加工原则 微量切削机理 形成综合制造工艺 与自动化技术联系密切 加工与检测一体化 特种加工与复合加工方法应用越来越多
•26
3.3.3超精密加工相关技术
1．超精密切削加工 刀具的性能：极高的硬度、耐用度和弹性模
量，刃口锋锐，刀刃无缺陷，与工件抗黏结 性好、化学亲和性低、摩擦系数低 金刚石刀具的特性：硬度高，锋锐刃口无缺 陷，热化学性能优越导热性好，耐磨性好刀 刃强度高 刀刃形状对加工质量的影响 刀刃半径对加工质量的影响
目前适合于超高速切削的刀具材料主要有：涂层刀 具材料、技术陶瓷刀具材料、陶瓷刀具材料、立方 氮化硼（CBN)刀具材料、聚晶金刚石（PCD）刀 具材料等。
•15
2.超高速磨削技术
特点： 大幅度提高磨削效率、减少设备使用台数 磨削力小，零件加工精度高 降低加工工件表面的粗糙度 砂轮寿命延长 改善加工表面完整性
微型机械的概念由Richard PF于1959年提出，第 一个硅微型压力传感器于1962年问世。
1994年美国国防部将MEMS列为关键技术。德国 首创的LIGA为MEMS的发展提供了新的技术手段。 微机械按照尺寸特征分为：1～10mm的微小机械； 1um～1mm的微机械；1nm～1um的纳米机械。
•11
减少 工序
切削 力低
切削 的优 越性
热变 形小
高精 度
材料切 除率高
•12
3.2.3超高速加工相关技术
1.超高速切削的相关技术 超高速切削机床五项基本要求： 适宜超高速的主轴部件 快速响应的数控系统 快速的进给部件 动静热刚度好的机床支承部件 高压大流量喷射的冷却系统和安全装置
•13
超高速切削的刀具系统
•46
3.5.1快速原型制造技术概述
随着制造业竞争的日益加剧，产品的开发速度和制造技术 的柔性变得十分关键，从技术角度，计算机科学、CAD技 术、材料科学、激光技术的发展和普及成为新的制造技术 产生奠定了基础。
快速原型技术于20世纪80年代在美国问世，并很快完成了 数种RPM工艺技术的研究，开发与商品化过程。目前，全 球有数十种RPM工艺技术，1995年市场增长率为49％， 1996年RPM设备市场销售额大4.2亿美元，1998年达10亿 美元。
•17
3.2.4超高速加工的应用
超高速切削加工主要用于汽车工业大批生产，难加工材料， 超精密微细切削，复杂曲面加工等领域。
航空工业的应用，飞机制造直接采用毛坯高速切削加工， 从而降低飞机重量。
在汽车制造业为了满足市场个性化需求而由大批量生产逐 步转向为多品种变批量生产，由柔性生成线代替了组合机 床刚性生产线，高速的加工中心将柔性生产的效率提高到 组合机床生产线的水平。
提高切削速度和进给速度，才能提高生产率， 产生了超高速加工
•9
3.2.1超高速加工概述
泰勒是最早研究金属切削的学者，30年代，德 国物理学家Salonmon提出了著名的萨洛蒙曲线， 提出了超高速切削理论。
50年代，美国工程师Robert使用了具有极高切 削速度的独特方法——弹道切削。
70年代美国海军和空军与Lockheed飞机制造公 司进行合作，研究超高速铣削。
3.2.1 超高速加工概述 3.2.2 超高速加工定义与特征 3.2.3 超高速加工相关技术 3.2.4 超高速加工的应用
•8
3.2.1超高速加工概述
20世纪80年代，计算机控制的自动化技术的高 速发展成为生产工程的突出特点，发达国家的 数控率已达70－80％。随着数控技术发展，切 削工时占去总工时主要部分，成为生产率的主 要部分。
•47
3.5.2快速原型制造的定义与特征
RPM技术是集CAD技术、数控技术、材料科学、 机械工程、电子技术和激光等技术于一体的综 合技术，是实现从零件设计到三维实体原型制 造的一体化系统技术，它采用软件离散－材料 堆积的原理实现零件的成形过程，原理如图所 示：
•48
•49
其工艺流程为： 零件CAD数据模型的建立 数据转换文件的生成 分层切片 层片信息处理 快速堆积成形
焊接、铸造、锻压加工成形等 2）机械切削加工阶段，包括车削、钻削、铣削、
刨削、镗削、磨削加工等 3）表面改性处理阶段，包括热处理、电镀、化
学镀、热喷涂、涂装等
•5
3.1.2先进制造工艺的产生与发展
先进制造工艺是先进制造技术的核心和基础，一个国家的 制造工艺技术水平的高低，很大程度决定了其制造业在国 际市场的竞争实力。
加
工
材Ins料ert 改htee性xret
类 型
结Ins合ert 加htee工xret
变Ins形ert 加htee工xret
材Ins料ert 处htee理xret
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微细且被加工对 象的整体尺寸也很微小。
必须针对不同对象和加工要求，具体考虑不同的加工方法 和手段
•30
3.3.4超精密加工的应用
更高效率，更高精度 大型化，微型化 加工检测一体化 机床向多功能模块化方向发展 新原理、新方法、新材料的不断发展
•31
3.4微细加工技术
3.4.1微机械概述 3.4.2微细加工概述 3.4.3微细加工相关技术 3.4.4微细加工的发展与趋势
•32
3.4.1 微机械概述
•22
超精密加工的发展
•23
3.3.2超精密加工定义与特征
超精密加工，加工精度高于0.1um,表面 粗糙度小于Ra 0.01um的加工方法，主 要包括超精密切削（车、铣）、超精密 磨削、超精密研磨以及超精密特种加工。
超精密加工方法分类：
根据加工过程材料重量的增减分为：去除加工、结合 加工、变型加工 根据机理和能力性质分为力学加工、物理加工、化学 与电化学加工和负荷加工
另外Salonmon的超高速切削理论对超高速磨削 理论也有重要启示。
•10
3.2.2超高速加工定义与特征
超高速加工技术是指采用超硬材料刀具和磨具，利用能可 靠实现高速运动的高精度，高自动化和高柔性的制造设备， 以提高切削速度来达到提高材料切除率，加工精度和加工 质量的先进加工技术。
优越性： 提高了加工效率和设备利用率，缩短了生产周期 减少工件的热变形和内应力，提高工件的加工精度 提高加工表面质量 省去传统的放电加工或磨削加工
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（1）零件CAD数据模型的建立 设计人员可以应用各种三维CAD造型系统，