現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備課件第一章-現(xiàn)代制造技術(shù)

1、緒論第一章現(xiàn)代制造技術(shù)第三章 現(xiàn)代制造自動化現(xiàn)代制造技術(shù)及裝備“十三五”職業(yè)院校數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護專業(yè)規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社第二章現(xiàn)代制造裝備第四章 現(xiàn)代生產(chǎn)與控制 第五章現(xiàn)代制造物流與控制緒論第一章第三章 現(xiàn)代制造技術(shù)及裝備“十三五”職業(yè)院校數(shù)控第1章 現(xiàn)代制造技術(shù)第一節(jié) 高速與超高速加工第二節(jié) 高能速與射流加工第三節(jié) 干切削加工第四節(jié) 電化學(xué)加工第五節(jié) 精密與超精密加工第六節(jié) 微納加工第七節(jié) 快速原型制造一、高速與超高速加工技術(shù)概述二、高速與超高速加工關(guān)鍵技術(shù)三、超高速加工中心典型實例四、 高速磨削加工一、電子束加工二、離子束加工三、 激光加工四、 高壓水射流加工一、微細(xì)加工技術(shù)二、 納米

2、加工技術(shù)一、精密與超精密加工技術(shù)概述二、 精密和超精密切削加工三、 精密磨料加工一、電化學(xué)加工的基本原理、分類及特點二、典型電化學(xué)加工技術(shù)一、快速原型制造技術(shù)概述二、快速原型制造技術(shù)一、干切削加工二、準(zhǔn)干切削第1章 現(xiàn)代制造技術(shù)第一節(jié) 高速與超高速加工第二節(jié) 高能速與第一節(jié) 高速與超高速加工一、高速與超高速加工技術(shù)概述定義高速加工：一般認(rèn)為應(yīng)是常規(guī)加工速度的510倍。 超高速加工：超高速切削中的“超高速”是一個相對概念，不能簡單地用某一具體切削速度或主軸轉(zhuǎn)速數(shù)值來定義。高速范圍與加工材料密切相關(guān)第一節(jié) 高速與超高速加工一、高速與超高速加工技術(shù)概述定義第一節(jié) 高速與超高速加工一、高速與超高速加工

3、技術(shù)概述定義切削速度隨刀具材料的變更也在提高第一節(jié) 高速與超高速加工一、高速與超高速加工技術(shù)概述定義第一節(jié) 高速與超高速加工薩洛蒙曲線一、高速與超高速加工技術(shù)概述加工特點切削速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)的切削“禁區(qū)” 后，切削機理發(fā)生了根本的變化。被加工材料切除所消耗的能量、切削力、工件表面溫度、刀具磨具磨損、加工表面質(zhì)量等均明顯優(yōu)于傳統(tǒng)切削速度下的指標(biāo)，加工效率大大高于傳統(tǒng)切削速度下的加工效率。第一節(jié) 高速與超高速加工薩洛蒙曲線一、高速與超高速加工技術(shù)概第一節(jié) 高速與超高速加工一、高速與超高速加工技術(shù)概述加工特點由于切削機理的改變，而使高速切削加工呈現(xiàn)出許多自身的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為：1. 材料切除率高常規(guī)

4、銑削和高速銑削的切削效率對比2.切削力小，切削力比常規(guī)降低30-90%。切削變形減小，刀具耐用度提高，特別適合細(xì)長及薄壁類剛性較差工件的加工；第一節(jié) 高速與超高速加工一、高速與超高速加工技術(shù)概述加工第一節(jié) 高速與超高速加工一、高速與超高速加工技術(shù)概述加工特點由于切削機理的改變，而使高速切削加工呈現(xiàn)出許多自身的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為：3.熱變形小 高速切削90%的切削熱被切屑帶走，減少傳遞給工件的熱量。切屑的形成機理4.加工精度高 高切削的速度激振頻率遠(yuǎn)高于“機床-工件-刀具”系統(tǒng)的固有頻率，工件處于平穩(wěn)振動切削狀態(tài)，能夠獲得較高的零件表面加工質(zhì)量；高速切削可減少后續(xù)工序，有利于保證零件的尺寸、形位精

5、度，提高加工表面質(zhì)量。切削速度綜合性能第一節(jié) 高速與超高速加工一、高速與超高速加工技術(shù)概述加工第一節(jié) 高速與超高速加工二、高速與超高速加工關(guān)鍵技術(shù)超高速主軸單元超高速主軸單元：包括主軸動力源、主軸軸承和機架四個部分。涉及的研究內(nèi)容有：主軸材料、結(jié)構(gòu)、軸承、超高速主軸系統(tǒng)動態(tài)特性及熱態(tài)特性。柔性主軸及其軸承的彈性支撐技術(shù)，潤滑與冷卻。電主軸系統(tǒng)是超高速機床常用的主軸形式，可以直接裝配到各種加工中心和超高速磨床上，實現(xiàn)無中間環(huán)節(jié)的直接傳動。滾珠軸承高速主軸，其轉(zhuǎn)速達可90000r/min。潤滑方式為油脂潤滑、油霧潤滑、噴油潤滑。液體靜壓軸承高速主軸，其轉(zhuǎn)速達30000r/min。其特點實運動精度高

6、，回轉(zhuǎn)誤差小于0.2um，因而可以提高刀具使用壽命、加工精度和降低表面粗糙度?？諝忪o壓軸承高速主軸，其轉(zhuǎn)速達100000r/min，用于加工工件形狀精度和表面粗糙度要求高的場合?？諝忪o壓軸承的缺點是承載能力低，維護費用高。磁懸浮高速主軸，磁浮主軸可采用較大軸徑，因而剛性較大，承載能力強。其優(yōu)點是精度高、轉(zhuǎn)速高、剛性好，其缺點是機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要一套傳感器和控制電路，所以價格高，必須有很好的冷卻系統(tǒng)。第一節(jié) 高速與超高速加工二、高速與超高速加工關(guān)鍵技術(shù)超高第一節(jié) 高速與超高速加工二、高速與超高速加工關(guān)鍵技術(shù)進給單元超高速加工進給單元：包括伺服驅(qū)動技術(shù)、滾動元件技術(shù)、檢測單元技術(shù)和諸如：防塵、防噪

7、聲、冷卻潤滑、安全等周邊技術(shù)。要求能達到高速和瞬間加速及瞬時準(zhǔn)停性。直線電機與滑臺連在一起，無間隙，慣性小，剛度大而無磨損。通過控制電路可以實現(xiàn)高速和高精度驅(qū)動。直線電機導(dǎo)軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第一節(jié) 高速與超高速加工二、高速與超高速加工關(guān)鍵技術(shù)進給第一節(jié) 高速與超高速加工二、高速與超高速加工關(guān)鍵技術(shù)切削刀具高速與超高速切削刀具除了具有普通刀具材料的要求以外，還要求具備高的可靠性，高耐熱性和抗熱沖擊性，良好的高溫力學(xué)性能，適應(yīng)各種難加工材料和新型加工材料的要求。目前適用于高速切削的刀具材料主要有涂層硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、刀具陶瓷、立方氮化硼（CBN）及聚晶精鋼石（PCD）等材料。其特點是“三高一專 ”，即高

8、效率、高精度、高可靠性和專用化。以高強度鋁合金做基體的HSC端面銑刀在基體上焊接刀片的HSC刀具帶內(nèi)部冷卻的鉆頭第一節(jié) 高速與超高速加工二、高速與超高速加工關(guān)鍵技術(shù)切削第一節(jié) 高速與超高速加工二、高速與超高速加工關(guān)鍵技術(shù)工件夾緊技術(shù)傳統(tǒng)的爪式卡盤隨著切削速度的提高，工件的夾緊力是越來越小的，甚至?xí)驗閵A緊力不足而把工件從卡盤中甩出，因此對高速切削中的卡盤有特殊要求。第一節(jié) 高速與超高速加工二、高速與超高速加工關(guān)鍵技術(shù)工件第一節(jié) 高速與超高速加工二、高速與超高速加工關(guān)鍵技術(shù)工件夾緊技術(shù)傳統(tǒng)的爪式卡盤隨著切削速度的提高，工件的夾緊力是越來越小的，甚至?xí)驗閵A緊力不足而把工件從卡盤中甩出，因此對高速

9、切削中的卡盤有特殊要求。爪式卡盤夾緊力的變化面向高速精密車削的卡盤應(yīng)該具有較高的夾緊精度，保證較高的轉(zhuǎn)速，且柔性差，可夾緊直徑范圍小等特點。帶離心力補償?shù)男婵ūPCFK繃帶式卡盤第一節(jié) 高速與超高速加工二、高速與超高速加工關(guān)鍵技術(shù)工件第一節(jié) 高速與超高速加工四、 高速磨削加工特點高速磨削：是通過提高砂輪線速度來達到提高磨削效率和磨削質(zhì)量的工藝方法。1）高速磨削的最高磨削速度達500m/s（實驗速度）；實際應(yīng)用磨削速度在100m/s-250m/s，大幅度提高磨削生產(chǎn)效率。2）隨著砂輪速度的提高，目前比磨削去除率已猛增到了3 000 mm3/mms以上，可達到與車、銑、刨等切削加工相媲美的金屬磨除

10、率。3）維持原切削力，可提高進給速度，降低加工時間，大幅度提高磨削效率，可使粗精合而為一，提高生產(chǎn)效率；4)砂輪使用壽命長，降低磨削表面粗糙度值、減小磨削力和、提高工件加工精度、降低磨削溫度，能實現(xiàn)對難磨材料的高性能加工。5）近年來各種新興硬脆材料（如陶瓷、光學(xué)玻璃、光學(xué)晶體、單晶硅等）的廣泛應(yīng)用，更推動了高速磨削技術(shù)的迅猛發(fā)展，有助于實現(xiàn)磨削加工的自動化。6）超高速磨削不僅可對硬脆材料實行延性域磨削，而且對鐵合金、鎳基耐熱合金、高溫合金、鋁及鋁合金等高塑性的材料也可獲得良好的磨削效果。第一節(jié) 高速與超高速加工四、 高速磨削加工特點高速磨削：第一節(jié) 高速與超高速加工四、 高速磨削加工技術(shù)高速重

11、負(fù)荷荒磨主要用于鋼坯的修磨，磨除鋼坯的表面缺陷層（夾渣、結(jié)疤、氣泡、裂紋和脫碳層），以保證鋼材成品的最終質(zhì)量和成材率。 特點：采用定負(fù)荷自由磨削方式磨除一定厚度的缺陷層金屬，背吃刀量和進給量均不確定；在磨削過程中不修整砂輪，為確保砂輪既有自銳能力，消耗又不致過大，應(yīng)選擇合適砂輪；多采用干磨方式，工件表面易燒傷。2.緩進給大切深磨削特點：生產(chǎn)效率高；工件的形狀精度穩(wěn)定；減小了砂輪的沖擊損傷； 擴大了磨削工藝范圍 ；磨床功率大、成本高，工件易產(chǎn)生磨削燒傷。3.高速與超高速磨削特點：生產(chǎn)率高、砂輪壽命長 ；磨削精度高、表面粗糙度低 ；減輕磨削表面燒傷和裂紋。4.高效深切磨削特點：砂輪應(yīng)具有良好的耐磨

12、性，高的動平衡性能和抗裂性能；磨床應(yīng)具有高動態(tài)精度、抗振性和熱穩(wěn)定性；磨床主軸應(yīng)具有較高的回轉(zhuǎn)精度和剛度。 磨削液供給方法采用高壓噴射法，砂輪內(nèi)冷卻法、空氣擋板輔助截斷氣流法等。第一節(jié) 高速與超高速加工四、 高速磨削加工技術(shù)高速重負(fù)荷第一節(jié) 高速與超高速加工四、 高速磨削加工技術(shù)5.寬砂輪和多砂輪磨削多砂輪磨削是在一臺磨床上安裝了多片砂輪，可同時加工零件的幾個表面。6.恒壓力磨削是切入磨削的一種類型，在磨削過程中無論其他因素（如磨削余量、硬度、砂輪磨鈍程度等）如何變化，砂輪與工件之間始終保持預(yù)選的壓力不變。恒壓力磨削，避免了超負(fù)荷切削，工藝系統(tǒng)彈性變形小，有利于獲得正確的幾何形狀與低的表面粗糙

13、度值。7.砂帶磨削特點： 設(shè)備簡單；可磨削復(fù)雜型面；生產(chǎn)效率高；加工精度高； 操作方便。砂帶磨削示意圖第一節(jié) 高速與超高速加工四、 高速磨削加工技術(shù)5.寬砂輪第一節(jié) 高速與超高速加工四、 高速磨削加工技術(shù)要求1. 主軸系統(tǒng)剛性好、回轉(zhuǎn)精度高、溫升小、空轉(zhuǎn)功耗低。主軸須配有連續(xù)自動動平衡裝置。高速主軸動平衡系統(tǒng)2.高速磨床結(jié)構(gòu)須具有高動態(tài)精度、高阻尼、高抗振性和熱穩(wěn)定性。直線電機驅(qū)動高速平面磨床第一節(jié) 高速與超高速加工四、 高速磨削加工技術(shù)要求1. 第一節(jié) 高速與超高速加工四、 高速磨削加工技術(shù)要求3. 高速磨削砂輪應(yīng)具有良好的耐磨性、高動平衡精度和機械強度、高剛度和良好的導(dǎo)熱性等。4. 此外，

14、高速磨削中，由于砂輪極高速旋轉(zhuǎn)形成的氣流屏障阻礙了磨削液有效地進入磨削區(qū)，使接觸區(qū)高溫得不到有效的抑制，工件易出現(xiàn)燒傷，嚴(yán)重影響零件的表面完整性和機械物理性能。因此，磨削液供給系統(tǒng)對提高和改善工件質(zhì)量、減少砂輪磨損至關(guān)重要。高速砂輪典型結(jié)構(gòu)第一節(jié) 高速與超高速加工四、 高速磨削加工技術(shù)要求3. 第二節(jié) 高能速與射流加工一、電子束加工原理基本原理：電子束加工是在真空條件下，利用聚焦后能量密度極高(106109W/cm2)的電子束，以極高的速度沖擊到工件表面極小的面積上，在很短的時間(幾分之一微秒)內(nèi)，其能量的大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使被沖擊部分的工件材料達到幾千攝氏度以上的高溫，從而引起材料的局部熔化

15、和氣化，并被真空系統(tǒng)抽走。被加速的電子不是將其能量施于表面的原子，而是施于電子穿透層，而且電子的動能并不直接轉(zhuǎn)化為被撞原子的動能，而是傳遞給其外部軌道運動的電子。因此電子束加工是以熱能的方式去除穿透層表面的原子。第二節(jié) 高能速與射流加工一、電子束加工原理基本原理：電子第二節(jié) 高能速與射流加工一、電子束加工加工裝置發(fā)射高速電子流、完成電子束預(yù)聚焦和控制發(fā)射強度只有在高真空中，電子才能高速運動；不斷地把加工中產(chǎn)生的金屬蒸汽抽出去。束流聚焦控制用于提高電子束的能量、束流位置控制用于改變電子束方向、束流強度控制以及工作臺位移控制等。電子束聚焦以及陰極的發(fā)射強度與電壓波動密切相關(guān)，因此要求電源系統(tǒng)穩(wěn)壓性

16、能要好。第二節(jié) 高能速與射流加工一、電子束加工加工裝置發(fā)射高速電第二節(jié) 高能速與射流加工一、電子束加工特點1）束徑小、能量密度高。利用電子束加工的加工表面可以很小，可以進行精密微細(xì)加工。2）加工材料范圍很廣，對非加工部分的熱影響小，對脆性、韌性、導(dǎo)體、非導(dǎo)體及半導(dǎo)體材料都可加工。3）加工效率高。電子束的能量密度高，因而加工生產(chǎn)率很高。4）電子束加工溫度容易控制，控制性能好。5）電于束加工的污染小。在真空中進行，污染少，加工表面不氧化，適用于易氧化的金屬及合金材料，以及高純度的半導(dǎo)體材料。6）電于束加工的缺點是必須在真空中進行，需要一整套專用設(shè)備和真空系統(tǒng)，價格較貴，使其應(yīng)用受到一定的限制。第二

17、節(jié) 高能速與射流加工一、電子束加工特點1）束徑小、能第二節(jié) 高能速與射流加工一、電子束加工應(yīng)用1電子束高速打孔打孔效率極高，可以實現(xiàn)在薄板零件上快速加工高密度孔。2加工型孔及特殊表面第二節(jié) 高能速與射流加工一、電子束加工應(yīng)用1電子束高速第二節(jié) 高能速與射流加工一、電子束加工應(yīng)用3電子束刻蝕利用電子束的熱加工原理，對工件進行類似銑削的加工。4電子束焊接利用電子束作為熱源的一種焊接工藝，在焊接不同的金屬和高熔點金屬方面顯示了很大的優(yōu)越性，已成為工業(yè)生產(chǎn)中的重要特種工藝之一。 5電子束熱處理電子束將工件表面加熱至相變溫度以上再快速冷卻，而達到表面熱處理的目的。第二節(jié) 高能速與射流加工一、電子束加工應(yīng)

18、用3電子束刻蝕第二節(jié) 高能速與射流加工一、電子束加工應(yīng)用6電子束光刻電子束光刻是先利用低功率密度的電子束照射稱為電致抗蝕劑的高分子材料，由入射電子與高分子相碰撞，使分子的鏈被切斷或重新聚合而引起分子量的變化，稱為電子束曝光。電子束光刻大規(guī)模集成電路加工過程電子束曝光制作的PMMA膠圖形第二節(jié) 高能速與射流加工一、電子束加工應(yīng)用6電子束光刻第二節(jié) 高能速與射流加工二、離子束加工原理物理基礎(chǔ)：具有一定動能的離子束射到材料(靶材)表面時，可以將表面的原子撞擊出來，這就是離子的撞擊效應(yīng)和濺射效應(yīng)。如果離子能量足夠大并垂直工件表面撞擊時，離子就會鉆進工件表面，這就是離子的注入效應(yīng)。原理：離子束加工也是在

19、真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過加速聚焦，使之撞擊打到工件表面，引起材料變形、破壞和分離，從而對工件進行加工。第二節(jié) 高能速與射流加工二、離子束加工原理物理基礎(chǔ)：具有第二節(jié) 高能速與射流加工二、離子束加工加工的裝置離子源用以產(chǎn)生離子束流。真空系統(tǒng)控制系統(tǒng)電源雙等離子體型離子源第二節(jié) 高能速與射流加工二、離子束加工加工的裝置離子源第二節(jié) 高能速與射流加工二、離子束加工特點1)加工精度高，易于精確控制。2)可加工的材料范圍廣泛。對脆性材料、半導(dǎo)體材料、高分子材料等均可加工。由于離子束加工是在真空環(huán)境下進行的，所以污染小，工件材料不易氧化，特別適于易氧化的金屬、合金和高純度半導(dǎo)體材料的加工。3)

20、加工表面質(zhì)量高。離子束加工是靠離子轟擊材料表面的原子來實現(xiàn)的，它是一種微觀作用，宏觀壓力很小，所以加工應(yīng)力與熱變形極小，加工表面質(zhì)量非常高，適合于對各種材料和低剛度零件的加工。4)離子束加工設(shè)備費用貴、成本高，加工效率較低，其應(yīng)用范圍受到一定限制。第二節(jié) 高能速與射流加工二、離子束加工特點1)加工精度高第二節(jié) 高能速與射流加工二、離子束加工應(yīng)用 用于改變零件尺寸和表面物理力學(xué)性能的離子束加工技術(shù)主要有離子鍍膜、離子電蝕、離子拋光、離子清洗、凈化、離子束曝光、刻蝕以及離子注入技術(shù)等。第二節(jié) 高能速與射流加工二、離子束加工應(yīng)用 第二節(jié) 高能速與射流加工三、 激光加工原理原理：利用激光固有的高強度、

21、高亮度、方向性好、單色性好的特性，使光能很快轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軄砦g除金屬，即通過一系列的光學(xué)系統(tǒng)聚焦成平行度很高的微細(xì)光束獲得能量密度極高的激光束照射到加工材料表面上，一部分從材料表面反射，一部分透入材料內(nèi)，其光能迅速被工件吸收并轉(zhuǎn)換為熱能，照射區(qū)域的溫度迅速升高。使材料在極短的時間內(nèi)熔化甚至氣化和熔融濺出，以達到加熱和去除材料的目的。第二節(jié) 高能速與射流加工三、 激光加工原理原理：利用激光第二節(jié) 高能速與射流加工三、 激光加工加工裝置1.激光器是激光加工的核心設(shè)備，把電能轉(zhuǎn)化為光能，獲得方向性好、能量密度高、穩(wěn)定的激光束。2.為激光器提供所需的能量及控制功能，包括電壓控制、時間控制及觸發(fā)器等。3.光

22、學(xué)系統(tǒng)包括激光聚焦系統(tǒng)（將激光引向聚焦物鏡，并聚焦在加工工件上）和觀察瞄準(zhǔn)系統(tǒng)（使激光準(zhǔn)確地聚焦在加工位置）。第二節(jié) 高能速與射流加工三、 激光加工加工裝置1.激光器第二節(jié) 高能速與射流加工三、 激光加工特點1）不存在工具磨損更換問題；2）加工精度高，激光束易于聚焦導(dǎo)向，輸出功率可以調(diào)節(jié)，光束可聚到微米級，能加工小孔直徑、窄縫，適用于精密微細(xì)加工；3）加工質(zhì)量好，由于能量密度高，熱作用時間很短，整個加工區(qū)幾乎不受熱的影響，不接觸加工工件，沒有明顯機械力，對工件變形極小，可加工對熱沖擊敏感易變形的薄板和橡膠等彈性零件；4）適應(yīng)性強，加工材料范圍廣泛；5）激光可通過玻璃、空氣及惰性氣體等透明介質(zhì)進

23、行加工；6）加工速度快、光點小，強度高、能量集中，熱影響區(qū)小、加工時不產(chǎn)生振動噪聲，加工效率高，可實現(xiàn)高速打孔和高速切割；7）通用性強，同一臺裝置對工件進行切割、打孔、焊接和表面處理等多種加工；8）容易實現(xiàn)自動化加工；9）能節(jié)省材料，經(jīng)濟性好，不需要設(shè)計與制造工具，裝置簡單；10）加工性能好，工件可以離開加工機械，激光可通過光學(xué)透明介質(zhì)對工件進行加工，不需要真空，不受電磁干擾，與電子束加工相比應(yīng)用更方便。第二節(jié) 高能速與射流加工三、 激光加工特點1）不存在工具第二節(jié) 高能速與射流加工三、 激光加工應(yīng)用1.激光打孔 利用透鏡將激光能量聚焦到工件表面的微小區(qū)域上，可使物質(zhì)迅速氣化而成微孔。2.激光

24、切割 工件與激光束之間需要相對移動，通過控制二者的相對運動即可切割出不同形狀和尺寸的窄縫與工件。第二節(jié) 高能速與射流加工三、 激光加工應(yīng)用1.激光打孔 第二節(jié) 高能速與射流加工三、 激光加工應(yīng)用3.激光焊接將激光束直接照射到材料表面，通過激光與材料相互作用，使材料內(nèi)部局部熔化實現(xiàn)焊接。4.激光表面改性利用激光對材料表面進行處理可改變其物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和金相組織，從而改善材料表面的物理、力學(xué)、化學(xué)性質(zhì)，如硬度、耐磨性、耐疲勞性、耐腐蝕性等。第二節(jié) 高能速與射流加工三、 激光加工應(yīng)用3.激光焊接第二節(jié) 高能速與射流加工三、 激光加工應(yīng)用5激光打標(biāo)激光打標(biāo)便于對原材料、半成品、在制品、產(chǎn)品進行分類

25、、便于使用、防止假冒。激光標(biāo)記可標(biāo)記條形碼、數(shù)字符號等圖案。6激光內(nèi)雕刻在計算機控制下利用激光作為加工手段，在各種形狀的透明水晶玻璃中雕刻出各種立體圖案、文字、人物肖像等。第二節(jié) 高能速與射流加工三、 激光加工應(yīng)用5激光打標(biāo)第二節(jié) 高能速與射流加工四、 高壓水射流加工原理原理：是以水作為攜帶能量的載體，利用壓力為3001000MPa的高壓水，從孔徑為 0.050.4mm的藍寶石或金剛石噴嘴孔中以每秒數(shù)百米至一千米以上的高速噴出，使壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，形成一股高能量密度的射流沖擊工件，使材料破碎而去除。有時簡稱水切割，或俗稱水刀。第二節(jié) 高能速與射流加工四、 高壓水射流加工原理原理：是第二節(jié) 高能

26、速與射流加工四、 高壓水射流加工設(shè)備1增壓系統(tǒng)要求增壓器使液體的工作壓力達到100400MPa，以保證加工的需要。2控制系統(tǒng)可根據(jù)具體情況選擇機械、數(shù)字、氣壓和液壓控制。3過濾設(shè)備對工業(yè)用水進行處理和過濾，可以減少對噴嘴的磨損及腐蝕，延長增壓系統(tǒng)密封裝置、寶石噴嘴等的壽命，提高切割質(zhì)量，提高運行的可靠性。4機床床身 機床床身結(jié)構(gòu)通常采用龍門式、懸臂式或動梁式機架結(jié)構(gòu)。5噴嘴常用的噴嘴有藍寶石或金剛石噴嘴。第二節(jié) 高能速與射流加工四、 高壓水射流加工設(shè)備1增壓第二節(jié) 高能速與射流加工四、 高壓水射流加工特點及應(yīng)用1）適用范圍廣。2）加工精度質(zhì)量高。3） 生產(chǎn)效率高。4）加工能力強。5）沒有熱反應(yīng)

27、區(qū)。6）工作環(huán)境友好。7）便于自動控制。8）設(shè)備維護簡單，操作方便。1水射流切割2去毛刺3打孔4劃線5開槽6清焊根和清除焊接缺陷特點應(yīng)用第二節(jié) 高能速與射流加工四、 高壓水射流加工特點及應(yīng)用1第三節(jié) 干切削加工一、干切削加工概念干切削加工技術(shù)就一種在加工過程中不用或微量使用切削液的新的加工工藝技術(shù)，它是相對于采用切削液的傳統(tǒng)濕式加工而言，是一種對環(huán)境污染源頭進行控制清潔環(huán)保制造工藝。它作為一種新型綠色制造技術(shù)，不僅環(huán)境污染小，而且可以省去與切削液有關(guān)的裝置，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，能大幅度降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，通時形成切屑干凈清潔，便于回收處理。第三節(jié) 干切削加工一、干切削加工概念干切削加工技術(shù)就一種第三節(jié)

28、 干切削加工一、干切削加工關(guān)鍵技術(shù)刀具刀具要具有優(yōu)良的熱硬性耐磨性；刀具要具有較高的高溫韌性；刀具要具有較高的熱化學(xué)穩(wěn)定性；另外，還要求刀具要具有合理的刀具結(jié)構(gòu)幾何角度，降低切削力，抑制積屑瘤產(chǎn)生，降低切削溫度，而且還有斷屑和控制切屑流向功能，合理的刀具形狀保證了排屑順暢，易于散熱。2. 隔熱干切削對機床的隔熱性能、排屑速度、防塵洗塵效果、精度及剛度、熱特性等提出了嚴(yán)格的要求。3. 干切削加工的工藝要求干切削時切削區(qū)的溫度顯然高于濕切削，所以干切削加工比濕切削加工時的切削用量要小。第三節(jié) 干切削加工一、干切削加工關(guān)鍵技術(shù)刀具2. 隔熱3第三節(jié) 干切削加工二、準(zhǔn)干切削技術(shù)1.霧化冷卻潤滑切削技術(shù)

29、原理：利用霧滴氣化來進行散熱冷卻的，當(dāng)霧滴落于高溫的加工表面時，就會產(chǎn)生霧化中心，帶動霧滴液體劇烈翻動，使霧滴進一步氣化，把熱量帶走，細(xì)小水珠產(chǎn)生相變，變成蒸氣，從而達到冷卻的效果。特點：高速氣流帶著微小水珠很容易就滲透到加工面，有效地降低了摩擦和摩擦熱，延長了刀具壽命；在降低摩擦的同時，就使高精密加工成為可能，更容易實現(xiàn)工件的微米級精加工；潤滑效果明顯，當(dāng)冷卻潤滑液中的水分蒸發(fā)后，潤滑成分就滯留在了工作區(qū)，在加工表面上形成潤滑薄膜，同時也保持了機床的干燥。2低溫切削技術(shù)在機械加工中采用不同冷卻方法，使工件材料的切削區(qū)處于低溫下進行切削加工的方法。主要有液氮冷卻、低溫冷風(fēng)冷卻和靜電冷卻。3微量

30、潤滑切削技術(shù)它將壓縮空氣與少量的潤滑劑混合霧化后，形成毫米、微米級氣霧，然后噴向切削區(qū)，對刀具與切屑和刀具與工件的加工部位進行潤滑，以減少摩擦和防止切屑粘到刀具上，同時也冷卻了切削區(qū)(油霧在切削區(qū)氣化也會吸取不少切削熱)，并有利于排屑，從而顯著地改善了切削加工條件。第三節(jié) 干切削加工二、準(zhǔn)干切削技術(shù)1.霧化冷卻潤滑切削技術(shù)2第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工原理電化學(xué)加工：利用電極在電解液中發(fā)生的化學(xué)作用（氧化與沉積），即金屬在電解液中產(chǎn)生陽極溶解的電化學(xué)原理對金屬材料進行成型加工的一種工藝方法。第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工原理電化學(xué)加工：利用電極第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工分類第三類利

31、用電化學(xué)加工與其他加工方法相結(jié)合的電化學(xué)復(fù)合加工工藝進行加工，目前主要有電解磨削、電化學(xué)陽極機械加工(其中還含有電火花放電作用)。第一類利用電化學(xué)反應(yīng)過程中的陽極溶解來進行加工，主要有電解加工和電化學(xué)拋光等。第二類利用電化學(xué)反應(yīng)過程中的陰極沉積來進行加工，主要有電鍍、電鑄等。第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工分類第三類第一類第二類第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工特點無殘余應(yīng)力加工，工件不變形；無飛邊毛刺加，工表面質(zhì)量好；工具和工件不接觸，工具陰極原理上不消耗，無磨損；生產(chǎn)效率高，是電火花加工的510倍；加工范圍廣，不受材料硬度的限制，凡是導(dǎo)電材料，均可加工；生產(chǎn)率、表面質(zhì)量之間無相互制約的關(guān)系；

32、可以加工復(fù)雜形狀零件一次成型,生產(chǎn)率高；不能加工非導(dǎo)電材料以及有尖銳的內(nèi)角的物體在實心材料上不能一步加工出盲孔第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工特點無殘余應(yīng)力加工，工件第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)設(shè)備：機床，電源，工具、工件及電化學(xué)加工液循環(huán)系統(tǒng)三大部分第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)設(shè)備：機床，電源第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)1.電化學(xué)磨削是一種電解與機械的復(fù)合加工方法。它是靠金屬的電解(占95%98%)作用和機械磨削(占2%5%)作用相結(jié)合進行加工的。第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)1.電化學(xué)磨削第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù) 2. 電鑄和涂

33、鍍加工電鑄加工和涂鍍加工在原理和本質(zhì)上都是屬于電鍍工藝的范疇，都和電解相反，利用電鍍液中的金屬正離子在電場的作用下，鍍覆沉積到陰極上去(增材加工)的過程。（1）電鑄加工（2）涂鍍加工（3）復(fù)合鍍第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù) 2. 電鑄和涂第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)3. 電化學(xué)拋光電化學(xué)拋光是利用陽極溶解的原理。 第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)3. 電化學(xué)拋光第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)4. 電化學(xué)輔助在線削銳磨削第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)4. 電化學(xué)輔助第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)5. 電化學(xué)機械光整加工電化學(xué)機械光整加

34、工是利用陽極溶解和機械切削的原理使用鈍性電解液NaNO3陽極溶解后會在工件上形成鈍化膜，阻止進一步溶解砂條用機械力刮掉鈍化膜，露出新鮮金屬，促使進一步陽極溶解。第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)5. 電化學(xué)機械第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)6.深孔擴孔加工深孔擴孔加工按陰極的運動形式，可分為固定式和移動式兩種。 將零件固定在機床上，陰極在零件內(nèi)部做軸向移動。移動式 即工件和陰極之間無相對運功，其優(yōu)點是設(shè)備簡單，操作方便，加工效率高。固定式第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)6.深孔擴孔加工第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)7. 型孔加工 型孔加工用于形狀復(fù)雜、尺寸較小

35、的異形通孔和育孔的零件加工。型孔的加工一般采用端面進給法，為避免錐度，陰極側(cè)面要絕緣。8. 套料加工套料加工用于等截面的大面積異型孔或異型零件的加工，端面進給加工方式。第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)7. 型孔加工 第四節(jié) 電化學(xué)加工一、電化學(xué)加工加工技術(shù)9. 葉片加工葉片型面復(fù)雜，精度要求較高，加工批量大，電解加工效果好。加工方式有單面加工和雙面加工。機床有立式和臥式兩種。多用NaCl電解液混氣加工。10 電解倒棱去毛刺電解倒棱去毛刺是利用尖角處電流密度最高的原理。機加工中去毛刺工作量很大，電解去毛刺效率高，節(jié)省費用。去毛刺時間與加工電壓、加工間隙及電解液參數(shù)有關(guān)。第四節(jié) 電化學(xué)加工

36、一、電化學(xué)加工加工技術(shù)9. 葉片加工葉第五節(jié) 精密與超精密加工一、精密與超精密加工技術(shù)概述內(nèi)涵及范疇機械機工可分為普通加工、精密加工、超精密加工、納米加工等階段。分類加工精度表面粗糙度加工方法應(yīng)用普通加工1Ra0.3車、銑、刨、磨、鏜、鉸等汽車、拖拉機和機床等精密加工0.1-1Ra0.3-0.03金剛車、研磨、珩磨、金剛鏜、超精加工、鏡面磨削等精密機床、精密測量儀器中的關(guān)鍵零件，如精密齒輪、精密絲杠等超精密加工高于0.1小于Ra0.03-0.005金剛石刀具超精密切削、超精密磨料加工、超精加工特種加工和復(fù)合加工等。光學(xué)玻璃鏡基片、陀螺儀超精密軸承、磁盤路基底、非球面反射鏡等。納米加工1 nm

37、(1nm=10-9m)Ra0.005非傳統(tǒng)加工方法微型機械等第五節(jié) 精密與超精密加工一、精密與超精密加工技術(shù)概述內(nèi)涵第五節(jié) 精密與超精密加工一、精密與超精密加工技術(shù)概述技術(shù)領(lǐng)域超精密加工技術(shù)所涉及的技術(shù)領(lǐng)域主要包含了以下幾個方面： 1）加工技術(shù)即加工方法與加工機理，主要有超精密切削、刀具磨損、積屑瘤生成規(guī)律、磨削機理、加工參數(shù)對表面質(zhì)量的影響等有其特殊性。 2）材料技術(shù)即加工工具和被加工材料，如超精密加工刀具、磨具材料制備及刃磨技術(shù)。3) 加工設(shè)備的質(zhì)量與基礎(chǔ)元部件，對精密和超精密加工所用的加工設(shè)備有高精度、高剛度和抗振性、高穩(wěn)定性和高自動化的要求。4）測量技術(shù)和誤差補償技術(shù)（爬行問題），超精

38、密加工測量裝置的測量精度要比加工精度高一級，具有在線測量和減少加工誤差的預(yù)防、補償策略。5）工作環(huán)境建造技術(shù)，超精密加工必須在超穩(wěn)定的加工環(huán)境條件下進行。如嚴(yán)格的工作環(huán)境，恒溫、凈化、防振和隔振等。6）工件的定位與夾緊。7)人的技藝等。第五節(jié) 精密與超精密加工一、精密與超精密加工技術(shù)概述技術(shù)第五節(jié) 精密與超精密加工二、 精密和超精密切削加工超精密切削加工主要有超精密車削、鏡面磨削和研磨等。加工零件主要是感光鼓、磁盤、多面鏡、遺跡平面、球面和非球面的激光發(fā)射鏡等。（二）金剛石刀具鏡面切削 （一）切削加工鏡面銑削的切削速度一般在30m/s以上，可加工塑性材料如銅、鋁、鎳等，也可加工脆性材料如硅、鍺

39、、CaF2和ZnS等。鏡面銑削的主要應(yīng)用領(lǐng)域是光學(xué)元器件的加工。（三） 精密磨料加工超精密磨削關(guān)鍵技術(shù)是金剛石砂輪的修整，使磨粒具有微刃性和等高性。加工對象主要是脆硬的金屬材料、半導(dǎo)體材料、陶瓷、玻璃等。第五節(jié) 精密與超精密加工二、 精密和超精密切削加工超精密切削第六節(jié) 微納加工一、微細(xì)加工技術(shù)概述1.微機電系統(tǒng)（Micro Electro Mechanical Systems，MEMS）概念指可以批量制作的集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、甚至外圍接口、通信電路和電源等一體的微型器件或系統(tǒng)，其特征尺寸范圍為1nm10mm。MEMS具有以下幾個非約束性的特征：1）尺寸在

40、毫米到微米范圍之內(nèi)；3）與微電子芯片類同，可大批量、低成本生產(chǎn)，性能價格比高；4）MEMS中的“機械”不限于狹義的機械力學(xué)中的機械，它代表一切具有能量轉(zhuǎn)化、傳輸?shù)裙δ艿男?yīng)，包括力、熱、聲、光、磁，乃至化學(xué)、生物能等；5）MEMS的目標(biāo)是微“機械”與I C 集成的微系統(tǒng)有智能的微系統(tǒng)。第六節(jié) 微納加工一、微細(xì)加工技術(shù)概述1.微機電系統(tǒng)（Mi第六節(jié) 微納加工一、微細(xì)加工技術(shù)概述2.微細(xì)加工概念廣義角度：微細(xì)加工包含了各種傳統(tǒng)精密加工方法和與傳統(tǒng)精密加工方法完全不同的新方法。狹義角度：微細(xì)加工主要指半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)。微細(xì)加工技術(shù)具有以下幾個顯著的特點：微型化：MEMS技術(shù)已經(jīng)達到微米乃至亞微

41、米量級；集成化：微型化利于集成化；以硅為基本材料：主要有晶體硅和氮化硅等；生產(chǎn)成本低：在一個硅片上可同時制作出成千上萬的微型部件或MEMS，制作成本大幅度下降，有利于批量生產(chǎn)。第六節(jié) 微納加工一、微細(xì)加工技術(shù)概述2.微細(xì)加工概念第六節(jié) 微納加工（二） 微細(xì)加工技術(shù)加工機理微細(xì)切削加工為微量切削，又可稱之為極薄切削。其切削機理為： 切屑極小，吃刀量可能小于晶粒的大小，切削就在晶粒內(nèi)進行，晶粒就被作為一個一個的不連續(xù)體來進行切削，這時切削不是晶粒之間的破壞，切削力一定要超過晶體內(nèi)部非常大的原子、分子結(jié)合力，切削刃上所承受的切應(yīng)力就急速地增加。微細(xì)加工技術(shù)應(yīng)滿足下列功能：1）為達到很小的單位去除率；

42、2）高靈敏的伺服進給系統(tǒng)；3）高平穩(wěn)性的進給運動；4）高的定位精度和重復(fù)定位精度；5）低熱變形結(jié)構(gòu)設(shè)計；6）刀具的穩(wěn)固夾持和高的重復(fù)夾持精度；7）高的主軸轉(zhuǎn)速及極低的動不平衡；8）穩(wěn)固的床身構(gòu)件并隔絕外界的振動干擾；9）具有刀具破損和微型鉆頭折斷的敏感的監(jiān)控系統(tǒng)。第六節(jié) 微納加工（二） 微細(xì)加工技術(shù)加工機理微細(xì)切削加工第六節(jié) 微納加工（二） 微細(xì)加工技術(shù)材料及加方法通常使用硅作為功能材料硅材料的特點：硅材料比鋁輕，比不銹鋼的拉伸強度高，硬度高，彈性好，抗疲勞；在許多環(huán)境下，不生銹，不溶解，耐高溫；可借用現(xiàn)有的集成電路加工設(shè)備及工藝技術(shù)，很容易制作出微米程度的微構(gòu)造，從而大大降低MEMS的研制費

43、；利用集成電路技術(shù)在可能把微機械同微處理器、傳感器等電路巧妙地集成到一塊硅片上；利用光刻技術(shù)和自動生產(chǎn)線可廉價大量生產(chǎn)；硅資源很豐富，市場上有大量的高純度硅片出售；對微構(gòu)造而言，由硅制作的膜片、梁或彈簧呈現(xiàn)很好的彈性且無塑性變形，其機械強度和可靠性比同樣形狀和尺寸的金屬微結(jié)構(gòu)更為優(yōu)異。微細(xì)加工可大致分為3大類：分離加工，將材料的某一部分分離出去的加工方式。結(jié)合加工，同種或不同種材料的附加或相互結(jié)合的加工方式?？煞譃楦街?、注入和接合三類。變形加工，使材料形狀發(fā)生改變的加工方式，如塑性變形加工、流體變形加工等。第六節(jié) 微納加工（二） 微細(xì)加工技術(shù)材料及加方法通常使用關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計技術(shù)14微系統(tǒng)傳感及

44、測量技術(shù)3微機械材料5微系統(tǒng)集成與控制6微致動器2加工技術(shù)微結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)庫、有限元分析、CAD/CAM仿真和擬實技術(shù)、微系統(tǒng)建模等高深度比、多層微結(jié)構(gòu)的硅表面加工和體加工技術(shù)第六節(jié) 微納加工（二） 微細(xì)加工技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)包括用于敏感元件和致動元件的功能的材料、結(jié)構(gòu)材料，具有良好電氣、機械性能，適應(yīng)微型加工要求的材料。材料的缺陷、電氣機械性能、微結(jié)構(gòu)、微系統(tǒng)參數(shù)和性能測試。包括系統(tǒng)設(shè)計、微傳感器和微執(zhí)行器與控制、通信電路以及微能源的集成等。電子式能量轉(zhuǎn)換器之一，其功能是將電能轉(zhuǎn)換成物理量。關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計技術(shù)14微系統(tǒng)傳感及測量技術(shù)3微機械材料5微系統(tǒng)第六節(jié) 微納加工（二） 微細(xì)加工技術(shù)光刻加工基本原

45、理：利用光致抗蝕劑(或稱光刻膠)感光后因光化學(xué)反應(yīng)而形成耐蝕性的特點將掩模板上的圖形刻制到被加工表面上。加工工藝：在集成電路生產(chǎn)中，要經(jīng)過多次光刻，一般都要經(jīng)過涂膠、前烘、曝光、顯影、堅膜、刻蝕和去膠7個步驟。第六節(jié) 微納加工（二） 微細(xì)加工技術(shù)光刻加工基本原理：利第六節(jié) 微納加工（二） 微細(xì)加工技術(shù)LIGA和準(zhǔn)LIGA技術(shù) 基本原理：一種基于X射線光刻技術(shù)的MEMS加工技術(shù)。加工工藝：X光深度同步輻射光刻、電鑄制模和注模復(fù)制。特點：高深寬比，需要功率強大的回旋加速器產(chǎn)生的軟X射線作光源，掩膜版要求高、成本高，難于與IC集成制作。第六節(jié) 微納加工（二） 微細(xì)加工技術(shù)LIGA和準(zhǔn)LIGA第六節(jié)

46、微納加工二、 納米加工技術(shù)（一）納米概述納米（nm）是一種長度單位，1納米僅等于十億分之一米。納米技術(shù)是指在1100納米這一尺度范圍內(nèi)對原子、分子進行操縱和加工的技術(shù)，包括納米結(jié)構(gòu)和納米材料。（二）納米材料結(jié)構(gòu)及性能（1）表面效應(yīng) 指納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。（2）體積效應(yīng) 由于納米粒子體積極小，許多現(xiàn)象就不能用通常有無限個原子的塊狀物質(zhì)的性質(zhì)加以說明，即體積效應(yīng)。（3）量子尺寸效應(yīng) 當(dāng)熱能、電場能或者磁場能比平均的能級間距還小時就會呈現(xiàn)出一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子效應(yīng)。（4）小尺寸效應(yīng) 隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下

47、會引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。（5）宏觀量子隧道效應(yīng) 微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量以及電荷等亦具有隧道效應(yīng)，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢壘而產(chǎn)生變化，故稱為宏觀的量子隧道效應(yīng)。第六節(jié) 微納加工二、 納米加工技術(shù)（一）納米概述（二）納米材第六節(jié) 微納加工二、 納米材料的制備納米材料的制備真空冷凝法 用真空蒸發(fā)、加熱、高頻感應(yīng)等方法使原料氣化或形成等粒子體，然后驟冷。特點：純度高、結(jié)晶組織好、粒度可控，但技術(shù)設(shè)備要求高。物理粉碎法 通過機械粉碎、電火花爆炸等方法得到納米粒子。特點：操作簡單、成本低，但產(chǎn)品純度低，顆粒分布不均勻。機械球磨法

48、采用球磨方法，控制適當(dāng)?shù)臈l件得到純元素、合金或復(fù)合材料的納米粒子。特點：操作簡單、成本低，但產(chǎn)品純度低，顆粒分布不均勻。氣相沉積法 利用金屬化合物蒸氣的化學(xué)反應(yīng)合成納米材料。特點：產(chǎn)品純度高，粒度分布窄。沉淀法 把沉淀劑加入到鹽溶液中反應(yīng)后，將沉淀熱處理得到納米材料。特點：簡單易行，但純度低，顆粒半徑大，適合制備氧化物。水熱合成法 高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成，再經(jīng)分離和熱處理得納米粒子。特點：純度高，分散性好、粒度易控制。溶膠凝膠法 金屬化合物經(jīng)溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)低溫?zé)崽幚矶杉{米粒子。特點：反應(yīng)物種多，產(chǎn)物顆粒均一，過程易控制，適于氧化物和族化合物的制備。微乳液法 兩種

49、互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在微泡中經(jīng)成核、聚結(jié)、團聚、熱處理后得納米粒子。特點：粒子的單分散和界面性好，族半導(dǎo)體納米粒子多用此法制備。第六節(jié) 微納加工二、 納米材料的制備納米材料的制備真空冷凝法第六節(jié) 微納加工三、 納米級加工技術(shù)1.概念納米級加工技術(shù)是指納米級精度的加工和納米級表層的加工，即原子和分子的去除、搬遷和重組。2. 掃描隧道顯微鏡（ scanning tunneling microscope ，STM）加工技術(shù)工作原理：基于量子力學(xué)的隧道效應(yīng)。當(dāng)兩電極之間距離縮小到1nm時，由于粒子波動性，電流會在外加電場作用下，穿過絕緣勢壘，從一個電極流向另一個電極。當(dāng)一個電極

50、為非常尖銳的探針時，由于尖端放電使隧道電流加大。第六節(jié) 微納加工三、 納米級加工技術(shù)1.概念納米級加工技第六節(jié) 微納加工三、 納米級加工技術(shù)STM的測量原理為：當(dāng)探針與試件表面距離達1nm時，形成隧道結(jié)。等高測量模式 恒電流測量模式第六節(jié) 微納加工三、 納米級加工技術(shù)STM的測量原理為：當(dāng)探第六節(jié) 微納加工三、 納米級加工技術(shù)STM加工原理為：當(dāng)顯微鏡的探針對準(zhǔn)試件表面某個原子并非常接近時，試件上該原子受到兩個方面的力，一面是探針尖端原子對它的原子間作用力；另一面是試件其他原子對它的原子間結(jié)合力。如探針尖端原子和它的距離小到某極小距離時，探針針尖可以帶動該原子跟隨針尖移動而又不脫離試件表面，實

51、現(xiàn)了試件表面的原子搬遷。第六節(jié) 微納加工三、 納米級加工技術(shù)STM加工原理為：當(dāng)顯微第六節(jié) 微納加工三、 納米級加工技術(shù)3.原子力顯微鏡（AFM）技術(shù)解決非導(dǎo)體微觀表面形貌測量，其原理為：當(dāng)兩原子間距離縮小到納米級時，原子間作用力顯示出來，造成兩原子勢壘高度降低，兩者之間產(chǎn)生吸引力。而當(dāng)兩原子間距離繼續(xù)縮小至原子直徑時，由于原子間電子云的不相容性，兩者之間又產(chǎn)生排斥力。第六節(jié) 微納加工三、 納米級加工技術(shù)3.原子力顯微鏡（AFM第七節(jié) 快速原型制造定義：綜合利用CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、機械工程、電子技術(shù)及激光技術(shù)的技術(shù)集成，以實現(xiàn)從零件設(shè)計到三維實體原型制造一體化的系統(tǒng)技術(shù)。它是一種基

52、于離散堆積成形思想的新型成形技術(shù)，是由CAD模型直接驅(qū)動的快速完成任意復(fù)雜形狀三維實體零件制造的技術(shù)的總稱。特點：基于“材料逐層堆積”的制造理念，將復(fù)雜的三維加工分解為簡單的材料二維添加的組合，它能在CAD模型的直接驅(qū)動下，快速制造任意復(fù)雜形狀的三維實體，是一種全新的制造技術(shù)；不需要任何刀具、模具及工裝卡具，可將任意復(fù)雜形狀的設(shè)計方案快速轉(zhuǎn)換為三維的實體模型或樣件；借助計算機、激光、精密傳動、數(shù)控技術(shù)等現(xiàn)代手段，將CAD和CAM集成于一體，根據(jù)在計算機上構(gòu)造的三維模型，能在很短的時間內(nèi)直接制造出產(chǎn)品樣品，使設(shè)計工作進入一種全新的境界；改善了設(shè)計過程中的人機交流，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，加快了產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，降低了企業(yè)投資新產(chǎn)品的風(fēng)險。一、快速原型制造技術(shù)概述第七節(jié) 快速原型制造定義：綜合利用CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料第七節(jié)