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