精密和超精密加工的課件

1、精密和超精密加工的課件精密和超精密加工的課件第一節(jié) 空氣環(huán)境和熱環(huán)境一、空氣環(huán)境 表92 日常環(huán)境中空氣的含塵量 表93 空氣潔凈度等級(jí) 表94 各潔凈度級(jí)別的上限濃度 空氣環(huán)境中主要應(yīng)控制的品質(zhì)除了潔凈度之外，還有氣流速度、壓力和有害氣體等。 第一節(jié) 空氣環(huán)境和熱環(huán)境一、空氣環(huán)境 二、 熱環(huán)境 熱環(huán)境中主要應(yīng)控制的品質(zhì)為溫度和濕度。 1)溫度對(duì)機(jī)床的影響； 2)溫度對(duì)工件加工精度的影響； 3)溫度對(duì)測(cè)量的影響。恒溫條件: 1)恒溫基數(shù) 2)恒溫精度 精密和超精密加工對(duì)環(huán)境的相對(duì)濕度也有一定的要求。相對(duì)濕度：空氣中水蒸汽分壓力和同溫度下飽和水蒸汽分壓力之比。它反映了濕空氣中水蒸汽含量接近飽和的

2、程度。相對(duì)濕度值小，表示空氣離飽和程度遠(yuǎn)，空氣較為干燥，吸收水蒸汽能力強(qiáng)，相對(duì)濕度值大，表示空氣接近飽和程度，空氣較為潮濕，吸收水蒸汽能力弱。二、 熱環(huán)境1、濕度過高，會(huì)產(chǎn)生許多對(duì)精密和超精密加工不利的因素相對(duì)濕度超過50時(shí)會(huì)使機(jī)床和儀器發(fā)生銹蝕，光學(xué)鏡頭出現(xiàn)霉斑，嚴(yán)重影響儀器設(shè)備的性能。相對(duì)濕度超過55時(shí)會(huì)使冷卻水管壁上出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，假如是發(fā)生在精密裝置的電路系統(tǒng)當(dāng)中，將是引發(fā)各種事故的隱患。濕度太高時(shí)，空氣中的水分子將把硅片表面粘著的塵?；瘜W(xué)吸附在表面上而難于清除。1、濕度過高，會(huì)產(chǎn)生許多對(duì)精密和超精密加工不利的因素2、相對(duì)濕度過低也不利于精密和超精密加工當(dāng)相對(duì)濕度低于30%時(shí)，有些材料由

3、于干燥而變脆和易燃；靜電力的作用使塵埃更易吸附于物體表面，某些半導(dǎo)體器件容易發(fā)生擊穿。 一般情況下，相對(duì)濕度應(yīng)控制在35到45之間，濕度的波動(dòng)范圍相應(yīng)規(guī)定了10、5%和2%幾個(gè)等級(jí)。當(dāng)前精度要求非常嚴(yán)格的某些半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)需要將濕度度波動(dòng)范圍控制為1%，而且今后會(huì)更加嚴(yán)格。 2、相對(duì)濕度過低也不利于精密和超精密加工三、潔凈室 潔凈室：將室內(nèi)空氣中塵埃微粒、溫度、濕度、壓力流速和氣流的分布形式及其形狀等控制在一定范圍內(nèi)的房間。它為精密和超精密加工提供了必需的空氣環(huán)境和熱環(huán)境，是整個(gè)支撐環(huán)境的重要基礎(chǔ)設(shè)施。1、實(shí)現(xiàn)空氣凈化的基本要求 (1)發(fā)塵量要小 (2)及時(shí)排除塵埃 (3)供給潔凈的空氣（形成

4、壓差，外面的一般 空氣進(jìn)不去） 三、潔凈室2、空氣過濾器 空氣過濾器是空氣凈化的關(guān)鍵設(shè)備。3、氣流組織 主要作用：把已有的塵埃盡快而有效地排出去，并阻止外界塵埃進(jìn)入。注意：在此過程中要防止塵埃二次飛揚(yáng)，以減少塵埃對(duì)工藝過程的污染。工作區(qū)的氣流速度應(yīng)滿足空氣潔凈度的要求。 潔凈室的氣流組織型式主要有亂流和層流兩種型式。4、正壓控制室內(nèi)空氣壓力高于室外 5、溫度和濕度的控制 2、空氣過濾器 四、分層次的局部環(huán)境精密和超精密加工要求的支撐環(huán)境因行業(yè)不同而有所不同，即使是同一種行業(yè)，不同工序要求的環(huán)境也不相同。四、分層次的局部環(huán)境第二節(jié) 振動(dòng)環(huán)境一、振動(dòng)干擾的影響振動(dòng)影響加工精度和表面質(zhì)量。振動(dòng)的振幅

5、和頻率對(duì)加工都有影響。1)室內(nèi)振動(dòng)：人員行走產(chǎn)生的振動(dòng) 設(shè)備振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng) 物料搬運(yùn)產(chǎn)生的振動(dòng) 輔助設(shè)施產(chǎn)生的振動(dòng)2)室外振動(dòng)：交通運(yùn)輸產(chǎn)生的振動(dòng) 工廠生產(chǎn)產(chǎn)生的振動(dòng) 建設(shè)施工產(chǎn)生的振動(dòng) 輔助設(shè)備產(chǎn)生的振動(dòng)3)自然界振動(dòng)：常時(shí)微動(dòng)及風(fēng)等第二節(jié) 振動(dòng)環(huán)境一、振動(dòng)干擾的影響 二、振動(dòng)干擾的消除1、內(nèi)部振動(dòng)干擾的消除防振 (1)提高設(shè)備回轉(zhuǎn)零件的動(dòng)平衡精度 (2)減少設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)干擾 (3)減少液壓系統(tǒng)的干擾 (4)提高加工設(shè)備的抗振性2、外界振動(dòng)干擾的消除隔振 二、振動(dòng)干擾的消除第三節(jié) 噪聲環(huán)境 一、噪聲及其影響噪聲：使人煩惱和對(duì)工作有妨礙的聲音。組成：由各種不同頻率和聲強(qiáng)的聲音雜亂無章地組

6、合而成的。噪聲的影響主要是對(duì)操作工人的影響 衡量潔凈室噪聲的主要指標(biāo)是： (1)把噪聲使人產(chǎn)生的煩惱情緒分為 極安靜、很安靜、較安靜、稍嫌吵鬧，比較吵鬧和極吵鬧六個(gè)等級(jí)。(2)從三個(gè)方面評(píng)價(jià)噪聲對(duì)工作效率的影響 集中精神高影響率、 動(dòng)作準(zhǔn)確性高影響率 工作速度高影響率。 一般噪聲在70dB以下時(shí)對(duì)工作效率影響不大。(3)把噪聲對(duì)綜合通訊的干擾分為 清楚或滿意、稍困難、困難、不可能四個(gè)等級(jí)。 資料表明在65dB以下時(shí)，能保證一般通話。第三節(jié) 噪聲環(huán)境 一、噪聲及其影響二、噪聲源 空氣動(dòng)力噪聲 機(jī)械噪聲 電磁噪聲 固體噪聲 二、噪聲源 三、噪聲控制1、從噪聲源入手，盡量減少噪聲源或降低噪聲輻射，包

7、括盡可能選用低速低噪聲的加工設(shè)備和輔助設(shè)施，嚴(yán)格控制送風(fēng)管道等空調(diào)系統(tǒng)中的氣流速度，使用高質(zhì)量、高性能的電器元件，遠(yuǎn)離外界的強(qiáng)噪聲源，如公路、工廠、學(xué)校等，這些都是控制噪聲源的有效措施。 2、在噪聲傳播的過程中采取控制措施，它們包括隔聲吸聲消聲三、噪聲控制第四節(jié) 其它環(huán)境一、光環(huán)境潔凈室的照明方式有三種：一般照明。局部照明?；旌险彰?。大多數(shù)的精密和超精密加工場(chǎng)合都是采用混合照明。光環(huán)境有兩個(gè)主要指標(biāo)：照度眩光第四節(jié) 其它環(huán)境一、光環(huán)境 1、照度：?jiǎn)挝槐徽彰娣e上接受的光通量（單位是Lx）。 加工時(shí)，操作越精細(xì)，光的照度就應(yīng)該越高。 表911 最低照度值（我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)） 2、眩光 眩光是衡量照明質(zhì)量的

8、指標(biāo)。它是由于在視線附近有高亮度光源、光澤表面反射出高亮度光源和極高的亮度對(duì)比等原因形成的。常用眩光常數(shù)G來表示，眩光常數(shù)G值越小，眩光越弱，人的感覺就越舒服。 表9-12 G值與眩光引起的不舒適程度之間的關(guān)系 1、照度：?jiǎn)挝槐徽彰娣e上接受的光通量（單位是Lx）。二、靜電環(huán)境 潔凈室里有許多產(chǎn)生靜電的地方和場(chǎng)合。 產(chǎn)生和集聚的大量靜電，有可能導(dǎo)致如下一些事故： 1)靜電放電使人受到電擊而產(chǎn)生不由自主的動(dòng)作造成失誤，甚至造成觸電，碰傷、摔傷等二次傷害。 2)靜電放電使元器件擊穿，尤其是那些對(duì)靜電放電十分靈敏的器件，損壞率極高。 3)靜電放電產(chǎn)生的光可使膠片不正常感光，靜電放電產(chǎn)生的熱可使易燃物起

9、火和爆炸，靜電放電產(chǎn)生的電磁波可使儀器出現(xiàn)干擾，設(shè)備出現(xiàn)誤動(dòng)作。 4)靜電本身產(chǎn)生的力可使塵埃微粒吸附于表面而造成制品污染，粉塵堵塞等生產(chǎn)事故。 防止靜電產(chǎn)生的措施：采用抗靜電或經(jīng)過抗靜電處理的材料鋪設(shè)地板、裝飾墻壁；用高效的抗靜電劑噴涂易產(chǎn)生和攜帶靜電的材料和部位；用不易產(chǎn)生靜電或經(jīng)過抗靜電處理布料做操作人員的潔凈服。二、靜電環(huán)境第五節(jié) 精密和超精密加工的環(huán)境設(shè)施針對(duì)精密和超精密加工對(duì)各項(xiàng)環(huán)境的要求，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的設(shè)施來滿足這些要求：空氣環(huán)境潔凈室（最基本的）熱環(huán)境恒溫室、恒濕室振動(dòng)環(huán)境隔振室噪聲環(huán)境無響室：靜電環(huán)境、電磁波環(huán)境防靜電室、屏蔽室第五節(jié) 精密和超精密加工的環(huán)境設(shè)施針對(duì)精密和超精密加工對(duì)各在實(shí)現(xiàn)精密和超精密加工的支撐環(huán)境時(shí)，應(yīng)當(dāng)明確以下幾個(gè)目標(biāo)： 1)實(shí)現(xiàn)高性能的制造環(huán)境空間，它必須滿足精密和超精密加工作業(yè)的各項(xiàng)嚴(yán)格要求； 2)降低環(huán)境設(shè)施的原始成本和維持運(yùn)轉(zhuǎn)這些設(shè)施的費(fèi)用，追求經(jīng)濟(jì)性； 3)確保各項(xiàng)性能指標(biāo)的穩(wěn)定性，使作業(yè)生產(chǎn)能夠連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行； 4)必須考慮操作者的安全和對(duì)周圍環(huán)境的污染，如噪聲、振動(dòng)、污水