超精密研磨技术的现状及发展趋势-鸿信德机械

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超精密研磨技术的现状及发展趋势

发布时间:2015/10/19 9:24:19
概述了_近超精密研磨技术的研究动态,介绍了研磨技术的原理、 应用和优势,同时介绍了课题组研制的基于修正环在线修整抛光盘技术及专家数据库系统控制的Nanopol i -100 智能型纳米级抛光机,结合该领域的_新研究成果,提出了其向高精度、 _率发展的方向。
摘要: 概述了_近超精密研磨技术的研究动态,介绍了研磨技术的原理、 应用和优势,同时介绍了课题组研制的基于修正环在线修整抛光盘技术及专家数据库系统控制的Nanopol i -100 智能型纳米级抛光机,结合该领域的_新研究成果,提出了其向高精度、 _率发展的方向。 
关键词: 研磨技术; 超精密; Nanopoli-100 智能型研磨抛光机; 发展动向;超精密研磨 
引言 
研磨是一种重要的精密和超精密加工方法。其定义可以表述为:利用磨具通过磨料作用于工件表面,进行微量加工的过程。 根据加工方法的机理和特点,_基本的加工方法可以分为: 去除加工、 结合加工和变形加工3 大类4。然而,在_新的多性能复杂形态的元件加工中,往往是上述几种加工法的复合作用。 
1微量材料去除的机械作用及化学作用设想 
材料去除的_小单位是1 层原子的话,那么,_基本的材料去除是将表面的一层原子与内部的原子切开。 机械加工必然残留有加工变质层,加工中还伴随着化学反应等复杂现象56,材料去除的原理是从一层原子到数层原子乃至数十层原子几种状态的复合。 
图1 所示的是磨粒研磨加工的模型7。单个磨粒的磨削模型,可以用磨粒对工件的机械作用的动作来描述,即按摩擦2耕犁2切削的动作顺序进行。在加工中的化学反应结果对材料的去除及减小加工变质层可能是有利的。
2 研磨技术的发展 
研磨加工不仅向更高的加工精度发展,而且其加工质量也在不断提高,且几乎可以加工任何固态材料。许多人从事研磨加工技术,研究的宗旨是进一步提高研磨加工效率、 加工精度,降低加工成本10。 
目前,国内外研磨加工主要还是采用散粒磨料在慢速研磨机上研磨。 其特点是加工精度高、 加工设备简单、投资少,但是加工精度不稳定、 加工成本高、 效率低。 
3几种纳米级研磨加工方法 
3.1 弹性发射加工 
弹性发射加工装置(Elastic Emissi on Machining,EEM )见图2。发明者Mori和Tsuwa1描述,它是一种新的 “原子级尺寸加工方法” 。EEM 使用软(在微小压力下很容易发生变形)的聚亚胺酯球作为抛光工具(研磨工具) ,同时控制旋转轴与加工工件的接触线保持在45° 角。抛光时,垂直工件方向施加载荷,并且保持载荷是1 个常量。EEM 采用亚L m 尺寸微粉,微粉与水混合。通过强迫微粉在旋转的聚亚胺酯球表面下方与工件间距(近似1 L m,也就是大于研磨微粉尺寸)加工工件2。 通过采用多种方法如光干涉测量、 扫描隧道显微测量和加工面电压测量等,观测被加工表面,证实EEM 可使加工件具有 “包括几何形状和表面形状_的表面” 34。他们得出结论: EEM 加工中的化学作用是研磨微粉表面的化学作用(不同于化学蚀刻加工时的蚀刻剂) 5。
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