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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