Precision and ultraprecision machining 密离线 姜春晓 2005年9月 2021/2/21
2021/2/21 姜春晓 2005年9月 Precision and ultraprecision machining 精密和超精密加工技术
糖印的额线 6。『精密测量技术概述 5长度基准 5测量平台 54直线度、平面度和垂直度的测量 56角度和圆分度的测量 50③圆度和回转精度的测量 57激光测量 2021/2/21
2021/2/21 5.1 精密测量技术概述 5.2 长度基准 5.3 测量平台 5.4 直线度、平面度和垂直度的测量 5.5 角度和圆分度的测量 5.6 圆度和回转精度的测量 5.7 激光测量 第5章 精密加工中的测量技术
精密测量的意义 精密测量技术是机械工业发展的基础和先决条件之一。由 于有了千分尺类量具,使加工精度达到了0.01mm,有了测 微比较仪,使加工精度达到了1ψm左右;有了圆度仪等精 密测量一起,使加工精度达到了0.1μm;有了激光千涉仪, 使加工精度达到了001m。 目前在基础工业的某些领域,精密测量已成为不可分割的 重要组成部分。在电子工业部门,精密测量技术也被提到从 未有过的高度。例如制造超大规模集成电路,目前半导体工 艺的典型线宽为0.25μm,正向0.18μm过渡,2009年的预 测线宽是007μmn。此外,在高纯度单晶硅的晶格参数测量 中,以及对生物细胞、空气污染微粒、石油纤维、纳米材料 等基础研究中,无不需要精密测量技术。 2021/2/21
2021/2/21 第1节 精密测量技术概述 精密测量技术是机械工业发展的基础和先决条件之一。由 于有了千分尺类量具，使加工精度达到了0.01mm，有了测 微比较仪，使加工精度达到了1µm左右；有了圆度仪等精 密测量一起，使加工精度达到了0.1µm；有了激光干涉仪， 使加工精度达到了0.01µm。 目前在基础工业的某些领域，精密测量已成为不可分割的 重要组成部分。在电子工业部门，精密测量技术也被提到从 未有过的高度。例如制造超大规模集成电路，目前半导体工 艺的典型线宽为0.25µm，正向0.18µm过渡，2009年的预 测线宽是0.07µm。此外，在高纯度单晶硅的晶格参数测量 中，以及对生物细胞、空气污染微粒、石油纤维、纳米材料 等基础研究中，无不需要精密测量技术。 一、精密测量的意义
精密测量的发展 1极高精度测量方法的测量仪器的发展 2精密在线自动测量技术的发展 3测量数据的自动采集处理技术的发展 三、精密测量的的环境条件 1.恒温条件 2:隔振条件 3.气压、自重、运动加速度和其他环境条件 四、量具和量仪材料的选择 1根据材料热膨胀系数选择 2.根据材料的稳定性和耐磨性选择 2021/2/21
2021/2/21 第1节 精密测量技术概述 三、精密测量的的环境条件 1.恒温条件 2.隔振条件 3.气压、自重、运动加速度和其他环境条件 四、量具和量仪材料的选择 1.根据材料热膨胀系数选择 2.根据材料的稳定性和耐磨性选择 一、精密测量的发展 1.极高精度测量方法的测量仪器的发展 2.精密在线自动测量技术的发展 3.测量数据的自动采集处理技术的发展
长度基准和米定义 米制是18世纪法国最早提出的,“以经过巴黎的地球子午线 自北极至赤道这一段弧长的一干万分之一为一米”。1880年国 际计量局又制作了30多根铂铱合金的高精度米尺—国际米原 百 1960年10月14日在巴黎通过用氦Kr36在真空中的波长作为长 度基准:1m=165076373XKr36的波长 1983年11月第17届国际计量大会上,批准了米的最新定义 新定义的内容:米是光在真空中在1/2997924585的时间 隔内所进行的路程长度。 2021/2/21
2021/2/21 一、长度基准和米定义 米制是18世纪法国最早提出的，“以经过巴黎的地球子午线 自北极至赤道这一段弧长的一千万分之一为一米” 。1880年国 际计量局又制作了30多根铂铱合金的高精度米尺——国际米原 器。 1960年10月14日在巴黎通过用氦Kr86在真空中的波长作为长 度基准：1m＝1650763.73xKr86的波长。 1983年11月第17届国际计量大会上，批准了米的最新定义。 新定义的内容：米是光在真空中在1/299 792 458 s的时间 间隔内所进行的路程长度。 第2节 长度基准
二、量块的检定 量块是由两个平行的测量面之间的距离来确 定其工作长度的高精度量具,其长度为计量器 具的长度标准。按JG2056-1990《长度计量 器具(量块部分)检定系统》的规定,量块分 为00、0、K、1、2、3六级。我国对各类量块 的检定按JG146-1994进行 为了使用上的需要常将各级精度的量块进行 检定,得到量块的实际长度,将检定量块长度 实际值的测量极限误差作为误差处理 2021/2/21
2021/2/21 第2节 长度基准 二、量块的检定 量块是由两个平行的测量面之间的距离来确 定其工作长度的高精度量具，其长度为计量器 具的长度标准。按JJG2056－1990《长度计量 器具（量块部分）检定系统》的规定，量块分 为00、0、K、1、2、3六级。我国对各类量块 的检定按JJG146-1994进行。 为了使用上的需要常将各级精度的量块进行 检定，得到量块的实际长度，将检定量块长度 实际值的测量极限误差作为误差处理
餐度尺可测量 三、工厂自己专用的长度基准 美国穆尔公司经过实践和反复研究,采用圆柱端面规 作为长度基准。外圆柱面可磨到很高圆柱度,水平放在 V形支架内,可旋转以校验端面和外圆柱面的垂直度, 容易达到两端面的高度平行。 既圆柱端面规后又制成步距规,英制的步距规每一步 距的增量为1in(全长18和16n),公制的步距规每 步距的增量为30mm(全长480mm)。全长步距的误 差不超过0.05m 2021/2/21
2021/2/21 第2节 长度尺寸测量 三、工厂自己专用的长度基准 美国穆尔公司经过实践和反复研究，采用圆柱端面规 作为长度基准。外圆柱面可磨到很高圆柱度，水平放在 V形支架内，可旋转以校验端面和外圆柱面的垂直度， 容易达到两端面的高度平行。 既圆柱端面规后又制成步距规，英制的步距规每一步 距的增量为1in（全长18和16in），公制的步距规每一 步距的增量为30mm（全长480mm）。全长步距的误 差不超过0.05µm
测量平台的选择 1.平台精度等级 测量平台采用00或0级,生产中使用的平台的测量表面 多数为矩形,长宽比约为4:3,高精度的平台采用正方 形台面,平面度达到0.6m 2.平台结构 多数采用箱式结构,扁平的箱中有加强筋支承。 3测量平台的材料 铸铁或花岗岩 2021/2/21
2021/2/21 第3节 测量平台 一、测量平台的选择 1.平台精度等级 测量平台采用00或0级，生产中使用的平台的测量表面 多数为矩形，长宽比约为4：3，高精度的平台采用正方 形台面，平面度达到0.6µm。 2.平台结构 多数采用箱式结构，扁平的箱中有加强筋支承。 3.测量平台的材料 铸铁或花岗岩
二、测量平台的支承 T十 易 ED 在单支点边的平衡杠杆 图5-1大型测量平台的自动平衡多点支承架 三、测量平台的本身的精度检验 常用三块平台轮流对研,找岀凸赶进行刮研,直到接触斑点分布均匀。对 高精度测量平台用电子水平仪、自准直光管或双频激光干涉仪,测出平台 的水平倾角,经过数据处理,可得到平台各处不平面度误差的具体数值。 2021/2/21
2021/2/21 第3节 测量平台 二、测量平台的支承 三、测量平台的本身的精度检验 常用三块平台轮流对研，找出凸起进行刮研，直到接触斑点分布均匀。对 高精度测量平台用电子水平仪、自准直光管或双频激光干涉仪，测出平台 的水平倾角，经过数据处理，可得到平台各处不平面度误差的具体数值
「线度08国度种的频 直线度的测量 1线差法 线差法的实质是:用模拟法建立理想直线,然后把被测实 际线上各被测点与理想直线上相应的点相比较,以确定实际 线各点的偏差值,最后通过数据处理求出直线度误差值 1)干涉法 对于小尺寸精密表面的直线度误差 把平晶置于被测表面上,在单色光 的照射下,两者之间形成等厚干涉 条纹,然后读出条纹弯曲度a及相 邻两条纹的间距b值,被测表面的 直线度误差为。总“向外弯 等厚干涉条纹 表面是凸的,反之,则表面是凹的 2021/2/21
2021/2/21 第4节 直线度、平面度和垂直度的测量 一、直线度的测量 1.线差法 线差法的实质是：用模拟法建立理想直线，然后把被测实 际线上各被测点与理想直线上相应的点相比较，以确定实际 线各点的偏差值，最后通过数据处理求出直线度误差值。 1）干涉法 等厚干涉条纹 对于小尺寸精密表面的直线度误差。 把平晶置于被测表面上，在单色光 的照射下，两者之间形成等厚干涉 条纹，然后读出条纹弯曲度a及相 邻两条纹的间距b值，被测表面的 直线度误差为 。条纹向外弯， 表面是凸的，反之，则表面是凹的。 2 b a