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总论 1

1 精密加工和超精密加工范围、特点、分类 1

1.1 精密加工和超精密加工范畴 1

1.2 精密加工和超精密加工的特点 1

1.3 精密加工和超精密加工方法及其分类 3

2 精密加工和超精密加工机理及工艺原则 7

2.1 加工概念的扩展 7

2.2 进化加工原则 11

2.3 微量加工理论 12

3 精密加工和超精密加工的体系结构 14

3.1 精密加工系统工程 14

3.2 影响精密加工和超精密加工的因素 15

4 精密加工和超精密加工的形成和发展 20

4.1 精密加工和超精密加工的形成 20

4.2 精密加工和超精密加工的需求 24

4.3 精密加工和超精密加工的技术地位和作用 25

4.4 精密加工和超精密加工的发展趋势和技术前沿 26

第1篇 精密切削、磨削及其机床 28

第1章 精密加工常用材料 28

1 精密加工对材料的要求 28

1.1 精密加工对材料使用性能的要求 29

1.2 精密加工对材料工艺性能的要求 32

1.3 精密加工对材料经济性的要求 39

2 达到精密加工材料性能的工艺措施 41

2.1 热处理过程中的组织性能变化 41

2.2 改善加工性能的热处理 43

2.3 提高力学性能的热处理 44

2.4 提高耐磨性、耐腐蚀性的表面处理技术 45

2.5 消除应力、稳定组织的热处理 49

3 精密加工常用金属材料 49

3.1 碳素钢和合金钢 49

3.2 铸铁 51

3.3 有色金属 56

4 常用非金属材料 59

4.1 工程陶瓷 60

4.2 工程塑料 61

4.3 复合材料 62

4.4 其他材料 63

第2章 金刚石刀具超精密车削 65

1 金刚石刀具超精密车削机理 65

1.1 切削厚度与材料切应力的关系 65

1.2 材料缺陷及其对超精密车削的影响 66

1.3 加工表面的形成与质量 67

2 金刚石刀具的设计和刃磨 69

2.1 超精密车削对刀具的要求 69

2.2 金刚石的性能 71

2.3 金刚石的结构 71

2.4 金刚石晶本的面网 73

2.5 金刚石晶体各晶向的性能 75

2.6 金刚石原料的选取 77

2.7 金刚石晶体的定向 78

2.8 金刚石刀具的设计 81

2.9 金刚石刀具的刃磨 84

3 影响金刚石超精密车削的因素 87

3.1 金刚石刀具 87

3.2 被加工材料 88

3.3 超精密车床 88

3.4 工作环境 88

3.5 测量技术 88

4 金刚石刀具超精密车削工艺 89

4.1 刀具的磨损和耐用度 89

4.2 切削速度的选择 90

4.3 积屑瘤的生成规律 90

4.4 刀具锋锐度对切削变形和加工表面质量的影响 93

4.5 进给量和修光刃对加工表面粗糙度的影响 95

5 金刚石刀具超精密车削的应用及其发展 95

第3章 精密磨削和超精密磨削 98

1 概述 98

1.1 精密和超精密磨料加工方法分类 98

1.2 精密磨削和超精密磨削磨料 99

1.3 精密磨具和超精密磨削磨具 107

2 普通磨料砂轮精密磨削 118

2.1 精密磨削及其机理 118

2.2 精密磨削砂轮选择 119

2.3 精密磨床 119

2.4 精密磨削时的砂轮修整 120

2.5 精密磨削时的磨削用量 122

2.6 精密磨削时的砂轮平衡 123

3 超硬磨料砂轮精密磨削 125

3.1 超硬磨料砂轮磨削特点及应用范围 125

3.2 金刚石微粉砂轮精密磨削 126

3.3 超硬磨料砂轮磨床 127

3.4 超硬磨料砂轮精密磨削工艺 127

3.5 超硬磨料砂轮修整 130

4 超精密磨削 136

4.1 超精密磨削的概念、特点和应用 136

4.2 超精密磨削机理 139

4.3 超精密磨床 140

4.4 超精密磨削工艺 142

5 精密和超精密砂带磨削 143

5.1 砂带磨削方式、特点和应用范围 143

5.2 砂带磨削加工机理 155

5.3 精密砂带磨床和砂带磨削头架 156

5.4 精密砂带磨削工艺 163

第4章 光整加工 167

1 光整加工的特点及类型 167

2 研磨 167

2.1 研磨特点和分类 167

2.2 研磨机理和运动轨迹 169

2.3 研具 170

2.4 研磨剂 175

2.5 研磨工艺参数 178

2.6 研磨方法与研磨实例 179

2.7 研磨的常见故障及排除方法 184

3 抛光 186

3.1 抛光机理与加工要素 187

3.2 抛光轮 187

3.3 抛光剂 188

3.4 抛光工艺参数 189

3.5 影响抛光表面质量的因素 190

4 珩磨 190

4.1 珩磨原理及工艺特点 190

4.2 珩磨头 192

4.3 工艺参数的选择 192

4.4 珩磨的切削过程 194

4.5 珩磨液 195

4.6 特种珩磨工艺 196

5 超精加工 202

5.1 超精加工原理及特点 202

5.2 加工机理 205

5.3 超精加工工艺参数与切削液 205

5.4 超精加工头和超精加工油石 206

5.5 轮式超精磨 207

5.6 无心外圆超精加工 209

6 新型光整加工方法 210

6.1 机械化学研磨 210

6.2 磁力研磨 211

6.3 非接触研磨 215

6.4 浮动抛光 215

6.5 水合抛光 218

第5章 超精密加工机床 220

1 概述 220

1.1 超精密机床发展现状 220

1.2 超精密机床的发展趋势 221

2 超精密加工机床的设计 223

2.1 对超精密机床的要求和设计原则 223

2.2 超精密机床的分类 226

2.3 超精密机床的基本问题 228

3 超精密机床的基础元部件和结构 234

3.1 超精密机床的总体布局 235

3.2 精密主轴部件 236

3.3 床身和精密导轨部件 242

3.4 微量进给装置 246

3.5 精密定位检测元件 249

4 典型超精密机床介绍 250

4.1 半球车床 250

4.2 半壳体车床 251

4.3 Moore车床 251

4.4 R-θ车床 253

4.5 2m镜面车床 254

4.6 LODTM大型光学金刚石车床 254

4.7 DTM-3型大型超精密车床 256

4.8 MSG-325型超精密车床 257

4.9 OAGM 2500大型超精密车床 257

4.10 AHNIO型高效专用车削、磨削超精密机床 258

4.11 超精密铣床 259

第2篇 精密特种加工 260

第6章 精密特种加工 260

1 概述 260

1.1 特种加工含义 260

1.2 特种加工方法的种类 260

1.3 特种加工的特点 261

1.4 特种加工技术的应用范围 262

2 电火花加工 264

2.1 电火花加工的基本原理、特点及分类 265

2.2 电火花加工的基本规律 270

2.3 电火花成形加工设备 274

2.4 工具电极 286

2.5 电火花穿孔成形加工工艺 289

3 电火花线切割加工 295

3.1 电火花线切割加工原理、分类、特点及应用范围 295

3.2 电火花线切割加工设备 298

3.3 电极丝 303

3.4 电火花线切割工艺 304

4 电解加工 308

4.1 电解加工基本原理、特点及应用 308

4.2 电解加工中的基本规律 320

4.3 电解加工机床 325

4.4 电解质溶液 328

4.5 电解加工工艺方法 333

4.6 电解磨削 335

4.7 电镀加工 338

5 电子束加工 341

5.1 电子束的热效应及其加工 341

5.2 电子束的化学效应及其加工 344

5.3 电子束加工装置 345

5.4 电子束加工的特点及应用 346

6 离子束加工 346

6.1 离子束的力效应及溅射现象 346

6.2 离子束加工方法 348

6.3 离子束加工装置 350

6.4 离子束加工的特点及应用 351

7 激光束加工 352

7.1 激光的产生过程及特性 352

7.2 激光加工机理 353

7.3 激光加工方法 354

7.4 激光加工设备 356

7.5 激光加工的特点及应用 358

8 光刻加工 359

8.1 工作原版制作 359

8.2 光刻 359

9 超声加工 360

9.1 超声加工的基本原理和特点 361

9.2 超声加工设备 361

9.3 超声加工工艺 365

9.4 超声加工的应用 367

第3篇 精细加工与微型机械 370

第7章 微细加工技术 370

1 半导体微细加工技术 370

1.1 氧化、掺杂与沉积 371

1.2 刻蚀 372

1.3 加工实例 372

2 LIGA工艺 374

3 特种微细加工技术 375

3.1 微细电火花加工 375

3.2 光成形微细加工 377

3.3 其他微细加工方法 378

4 粘接装配技术 380

4.1 粘接技术 380

4.2 操作装配技术 381

第8章 微型机械与微型机电系统 383

1 概述 383

2 微型传感器 385

2.1 微型压力和流量传感器 385

2.2 微型加速度传感器 387

2.3 微型陀螺仪 389

3 微型致动器 391

3.1 微型旋转/角位移致动器 391

3.2 微型直线/振动型致动器 393

4 微量流体控制器件与系统 396

4.1 微型阀 397

4.2 微型泵 398

4.3 微量流体控制系统 400

第4篇 精密测量和质量保证 402

第9章 精密测量技术 402

1 精密测量原理 402

1.1 测量的一般概念 402

1.2 精密测量原理 403

1.3 制定测量方案时应考虑的若干因素 407

2 典型几何量的测量方法与仪器 410

2.1 常见的几何量测量仪器 410

2.2 轴类零件的测量 415

2.3 孔类零件的测量 416

2.4 锥度测量 417

2.5 螺旋线的测量 418

2.6 渐开线的测量 419

3 典型物理量的精密测量方法与仪器 420

3.1 常用的力学性能测试 420

3.2 振动性能检测 426

4 精密测量的精度分析 431

4.1 测量误差的来源分析 431

4.2 评定测量精度的两个综合性指标 434

4.3 精密测量中的误差理论 434

5 典型精密测量系统简介 446

5.1 双频激光外差干涉仪及应用 446

5.2 圆度仪及圆度测量 452

5.3 三坐标测量机 453

5.4 莫尔条纹技术 458

第10章 微尺寸测量技术 465

1 微小尺寸测量的概念和特点 465

2 微位移的测量 467

2.1 光干涉法微位移的测量 467

2.2 外差干涉轮廓测量 468

3 平面度和表面粗糙度的测量 469

3.1 平面误差的测量和数据处理 469

3.2 表面粗糙度的测量及仪器 472

4 微细图形尺寸的测量 476

4.1 比较测量 476

4.2 直接测量 478

5 台阶、膜厚的测量及其他 481

5.1 台阶测量 481

5.2 膜层厚度测量 482

第11章 微位移技术 490

1 概述 490

1.1 微位移机构的分类 490

1.2 微位移系统的应用 491

2 微位移机构的原理 493

2.1 压电、电致伸缩器件 493

2.2 电磁驱动器件 499

2.3 电热式微位移机构 502

2.4 机械式微位移机构 503

3 柔性铰链 507

3.1 柔性铰链的类型及特点 507

3.2 柔性铰链的设计 507

4 精密微动工作台的设计及其特性分析 514

4.1 精密微动工作台的设计要求 514

4.2 精密微动工作台设计中的几个问题 514

4.3 精密微动工作台的设计 517

5 常用的微动工作台简介 523

5.1 柔性支承--压电或电致伸缩微位移驱动器驱动的微动工作台 523

5.2 平行弹簧导轨 526

5.3 滚动导轨--压电器件驱动 528

5.4 气浮导轨 529

第12章 误差的在线检测与补偿技术 530

1 概述 530

1.1 先进制造技术及其发展 530

1.2 先进制造系统中的质量监控技术 532

1.3 影响加工精度的因素 533

1.4 保证加工精度的途径 535

2 误差检测技术 535

2.1 误差检测技术简述 535

2.2 位移量的检测 536

2.3 机械加工振动及其检测方法 561

3 误差补偿技术 565

3.1 几何误差的补偿 565

3.2 热误差的补偿 569

3.3 机床误差的其他补偿方法 581

4 在线检测与补偿系统举例 583

4.1 阿贝误差实时修正系统 583

4.2 机床热误差的测量与补偿 587

第13章 精密和超精密加工的支持环境 589

1 空气的环境和热环境 589

1.1 空气环境 589

1.2 热环境 591

1.3 洁净室 594

1.4 分层次的局部环境 598

2 振动环境 598

2.1 振动干扰的影响 598

2.2 振动干扰的消除 599

2.3 隔振器的隔振原理 600

2.4 隔振元器件 601

3 噪声环境 603

3.1 噪声及其影响 603

3.2 噪声源 604

3.3 噪声控制 604

4 其他环境 607

4.1 光环境 607

4.2 静电环境 608

5 精密和超精密加工的环境设施 609

第5篇 典型精密元件加工 612

第14章 精密基准件加工 612

1 精密平板和直角尺加工 612

1.1 精密平板的加工 612

1.2 精密直角尺的加工 616

2 精密分度板(盘)加工 616

2.1 精密分度板的技术要求 616

2.2 精密分度板的加工工艺 617

2.3 精密分度方法 617

3 精密球加工 622

3.1 球面研磨原理 623

3.2 四轴自动球面研磨原理 623

参考文献 626