超精密车削加工工艺
目录
引言 - 1 -
一、超精密加工概述 - 1 -
（一）超精密加工技术介绍 - 1 -
（二）金刚石车刀简介 - 1 -
（三）单点金刚石车床的使用要求 - 1 -
二、工件安装与刀具设定（X 及 Y 方向） - 2 -
（一）工件的安装 - 2 -
（二）工件的固定 - 3 -
（三）真空吸盘压力的调整 - 3 -
（四）工件的中心位置校正 - 4 -
（五）安装车刀与车刀座 - 4 -
（六）利用刀具设定器调整刀具Y高度 - 5 -
（七）利用刀具设定器找刀具圆心及计算刀具半径 - 5 -
三、WEC的使用 - 6 -
（一）WEC（在线检测设备) 概述 - 6 -
（二）软件操作 - 7 -
（三）校准 - 7 -
（四）测量 - 8 -
四、刀具的位置调整 - 9 -
（一）刀具高低偏置对工件的影响分析 - 9 -
（二）刀具水平（X轴）偏置对工件的影响分析 - 10 -
（三）刀具高低偏差校正 - 11 -
（四）刀具左右偏差校正 - 11 -
五、曲面程序编写 - 13 -
（一）图纸及要求 - 13 -
（二）编程软件的使用 - 14 -
（三）程序的修改 - 15 -
（四）程序的执行 - 19 -
结语 - 20 -
参考文献 - 21 -
致辞 - 22 -
引言
计算机数控单点金刚石车削技术(SPDT)是美国国防部科研机构于20世纪60年代率先开发、80年代得以推广应用的一项新型光学零件加工技术。它是在超精密车床上，采用天然单晶金刚石作刀具，在对机床和加工环境进行精密控制的条件下，直接利用天然金刚石刀具单点车削加工出符合光学质量要求的光学零件。该技术目前可加工的材料主要有红外晶体、有色金属和部分激光晶体以及光学塑料等。主要用于结构复杂和特殊要求零件的制造，如高次非球面、衍射光学元件、
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(SPDT)是美国国防部科研机构于20世纪60年代率先开发、80年代得以推广应用的一项新型光学零件加工技术。它是在超精密车床上，采用天然单晶金刚石作刀具，在对机床和加工环境进行精密控制的条件下，直接利用天然金刚石刀具单点车削加工出符合光学质量要求的光学零件。该技术目前可加工的材料主要有红外晶体、有色金属和部分激光晶体以及光学塑料等。主要用于结构复杂和特殊要求零件的制造，如高次非球面、衍射光学元件、折衍混合光学元件、微透镜阵列、激光热沉元件、扫描转鼓、轻质反射镜、F一0镜、精密模压模具、大尺寸KDP倍频晶体、半导体外延基片等。经过20多年的发展，这项技术已广泛用于多种高精度光学元件的加工。
通过单点刚石车车削，可以让硒化锌材料直接达到透明效果，无需抛光，并且可以很好地控制面形。VR镜片对面形PV值的要求为20um，为了能达到要求，在车削时必须对车床进行精确调车。精确调刀包括刀具X轴方向调整和高低调整，其中X轴方向偏置对工件面形影响最大。在调刀之后（调节X轴和高低），还需对已经装夹在真空吸盘的上工件进行调节动平衡，动平衡太差的话会影响X轴和Z轴的随动误差，随动误差真大，加工出工件效果越差。
一、超精密加工概述
（一）超精密加工技术介绍
超精密加工技术是适应现代技术发展的一种机械加工新工艺，综合应用了机械技术发展的新成果及现代电子技术、测量技术和计算机技术中先进的控制、测试手段等，使机械加工的精度得到进一步提高，使加工的极限精度向纳米和亚纳米精度发展。
超精密加工技术是衡量一个国家先进制造技术水平的重要指标之一，是先进制造技术的基础和关键。当代的精密工程、微细工程和纳米技术是现代制造技术的前沿，也是明天技术的基础。
（二）金刚石车刀简介
实现超精密切削加工，需要的是设备是超精密机床和金刚石刀具。天然金刚石是自然界中存在的最硬的物质，对于超精密切削加工刀具材料来说是最佳的。尤其是近年来，已经成为镜面超精密切削加工的主要刀具。超精密零切削使用天然单点金刚石的做法始于50年代末期。最开始的被加工工件多为圆柱表面、平面和球面，并且形状简单，只要求达到及Ｒmax０.１μm的镜面即可。后来发展要求加工非球曲面反射镜、再发展要求加工大型反射镜。
（三）单点金刚石车床的使用要求
1、会造成机器停止的情况有：
（1）在主轴启动前保护门未关闭。
（2）当机器气压压力小于90psi时。
（3）在液压油压力小于175psi或大于275psi时。
（4）真空压力不足。
2、造成机器失败（Fault）的情况有：
（1）主轴冷却液温度过高或过你。
（2）主轴冷却液不足（这些不是环境要求）。
3、环境要求：
（1） 基本需求：20°±0,5°C（68±1.0°F）。
（2）机器勿置于直接太阳日照。
（3）机器勿近置于热源、空调管路或出风口处。
（4）湿度：相对湿度勿超过65%。
（5）大气：最好有空气滤网，将硬质飞尘颗粒过滤。
（6）地基：机器需调整好水平。
（7）电源需求：230VAC，35A，50 or 60 Hz，11kVA三相。
（8）压缩空气：（主轴、真空产生器、刀具/轮磨设定、切削液喷雾系统所需）。
（9）压缩空气压力：7,0-9,0 Bar（100-130 PSI），0.280 m3/min（10 scfm）。
（10）相对湿度：低于75%。
（11）空压管：φ12.7mm（1/2 inch）。
（12）冰水机：纯水与丙二醇: 1:1混和。
4、液压单元：
（1）油种类：Mobil Velocite #10。
（2）油压力：约250 psi。
（3）氮气瓶压力：12,2 Bar±0,3 Bar（180 PSI±5 PSI）。
二、工件安装与刀具设定
（一）工件的安装
工件的夹紧方式有许多种，其中对精密车削来说，采用真空吸盘吸住的方式是较好的。在安装工件前，首先要依照工件的大小来调
引言 - 1 -
一、超精密加工概述 - 1 -
（一）超精密加工技术介绍 - 1 -
（二）金刚石车刀简介 - 1 -
（三）单点金刚石车床的使用要求 - 1 -
二、工件安装与刀具设定（X 及 Y 方向） - 2 -
（一）工件的安装 - 2 -
（二）工件的固定 - 3 -
（三）真空吸盘压力的调整 - 3 -
（四）工件的中心位置校正 - 4 -
（五）安装车刀与车刀座 - 4 -
（六）利用刀具设定器调整刀具Y高度 - 5 -
（七）利用刀具设定器找刀具圆心及计算刀具半径 - 5 -
三、WEC的使用 - 6 -
（一）WEC（在线检测设备) 概述 - 6 -
（二）软件操作 - 7 -
（三）校准 - 7 -
（四）测量 - 8 -
四、刀具的位置调整 - 9 -
（一）刀具高低偏置对工件的影响分析 - 9 -
（二）刀具水平（X轴）偏置对工件的影响分析 - 10 -
（三）刀具高低偏差校正 - 11 -
（四）刀具左右偏差校正 - 11 -
五、曲面程序编写 - 13 -
（一）图纸及要求 - 13 -
（二）编程软件的使用 - 14 -
（三）程序的修改 - 15 -
（四）程序的执行 - 19 -
结语 - 20 -
参考文献 - 21 -
致辞 - 22 -
引言
计算机数控单点金刚石车削技术(SPDT)是美国国防部科研机构于20世纪60年代率先开发、80年代得以推广应用的一项新型光学零件加工技术。它是在超精密车床上，采用天然单晶金刚石作刀具，在对机床和加工环境进行精密控制的条件下，直接利用天然金刚石刀具单点车削加工出符合光学质量要求的光学零件。该技术目前可加工的材料主要有红外晶体、有色金属和部分激光晶体以及光学塑料等。主要用于结构复杂和特殊要求零件的制造，如高次非球面、衍射光学元件、
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
(SPDT)是美国国防部科研机构于20世纪60年代率先开发、80年代得以推广应用的一项新型光学零件加工技术。它是在超精密车床上，采用天然单晶金刚石作刀具，在对机床和加工环境进行精密控制的条件下，直接利用天然金刚石刀具单点车削加工出符合光学质量要求的光学零件。该技术目前可加工的材料主要有红外晶体、有色金属和部分激光晶体以及光学塑料等。主要用于结构复杂和特殊要求零件的制造，如高次非球面、衍射光学元件、折衍混合光学元件、微透镜阵列、激光热沉元件、扫描转鼓、轻质反射镜、F一0镜、精密模压模具、大尺寸KDP倍频晶体、半导体外延基片等。经过20多年的发展，这项技术已广泛用于多种高精度光学元件的加工。
通过单点刚石车车削，可以让硒化锌材料直接达到透明效果，无需抛光，并且可以很好地控制面形。VR镜片对面形PV值的要求为20um，为了能达到要求，在车削时必须对车床进行精确调车。精确调刀包括刀具X轴方向调整和高低调整，其中X轴方向偏置对工件面形影响最大。在调刀之后（调节X轴和高低），还需对已经装夹在真空吸盘的上工件进行调节动平衡，动平衡太差的话会影响X轴和Z轴的随动误差，随动误差真大，加工出工件效果越差。
一、超精密加工概述
（一）超精密加工技术介绍
超精密加工技术是适应现代技术发展的一种机械加工新工艺，综合应用了机械技术发展的新成果及现代电子技术、测量技术和计算机技术中先进的控制、测试手段等，使机械加工的精度得到进一步提高，使加工的极限精度向纳米和亚纳米精度发展。
超精密加工技术是衡量一个国家先进制造技术水平的重要指标之一，是先进制造技术的基础和关键。当代的精密工程、微细工程和纳米技术是现代制造技术的前沿，也是明天技术的基础。
（二）金刚石车刀简介
实现超精密切削加工，需要的是设备是超精密机床和金刚石刀具。天然金刚石是自然界中存在的最硬的物质，对于超精密切削加工刀具材料来说是最佳的。尤其是近年来，已经成为镜面超精密切削加工的主要刀具。超精密零切削使用天然单点金刚石的做法始于50年代末期。最开始的被加工工件多为圆柱表面、平面和球面，并且形状简单，只要求达到及Ｒmax０.１μm的镜面即可。后来发展要求加工非球曲面反射镜、再发展要求加工大型反射镜。
（三）单点金刚石车床的使用要求
1、会造成机器停止的情况有：
（1）在主轴启动前保护门未关闭。
（2）当机器气压压力小于90psi时。
（3）在液压油压力小于175psi或大于275psi时。
（4）真空压力不足。
2、造成机器失败（Fault）的情况有：
（1）主轴冷却液温度过高或过你。
（2）主轴冷却液不足（这些不是环境要求）。
3、环境要求：
（1） 基本需求：20°±0,5°C（68±1.0°F）。
（2）机器勿置于直接太阳日照。
（3）机器勿近置于热源、空调管路或出风口处。
（4）湿度：相对湿度勿超过65%。
（5）大气：最好有空气滤网，将硬质飞尘颗粒过滤。
（6）地基：机器需调整好水平。
（7）电源需求：230VAC，35A，50 or 60 Hz，11kVA三相。
（8）压缩空气：（主轴、真空产生器、刀具/轮磨设定、切削液喷雾系统所需）。
（9）压缩空气压力：7,0-9,0 Bar（100-130 PSI），0.280 m3/min（10 scfm）。
（10）相对湿度：低于75%。
（11）空压管：φ12.7mm（1/2 inch）。
（12）冰水机：纯水与丙二醇: 1:1混和。
4、液压单元：
（1）油种类：Mobil Velocite #10。
（2）油压力：约250 psi。
（3）氮气瓶压力：12,2 Bar±0,3 Bar（180 PSI±5 PSI）。
二、工件安装与刀具设定
（一）工件的安装
工件的夹紧方式有许多种，其中对精密车削来说，采用真空吸盘吸住的方式是较好的。在安装工件前，首先要依照工件的大小来调
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