高精度数控机床正在进行微细零件的超精密加工,确保零件形状与表面质量达到亚微米级标准。

超精密加工(UPM)

当形状、表面光洁度和功能的精度要求达到亚微米级时,测量技术便成为确保质量、工艺可靠性和效率的关键。

网络研讨会:轻松实现粗糙度测量 

研讨会内容:从基于 ISO 21920 线粗糙度参数 Ra、Rq、Rz,到基于 ISO 25178 面粗糙度参数 Sa、Sq、Sz,更有实用技巧与方法…… 没时间参会?没关系 —— 立即注册观看回放!

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Web session "3D Characterization of Ultra Precision Machined & Sealing Surfaces"

超精密加工表面的形状与表面质量特征分析

超精密加工对表面质量和形状精度提出了极高的要求。亚微米级偏差和纳米级粗糙度会直接影响功能性、可靠性和使用寿命。

Polytec 光学三维表面测量技术能够对从金刚石车削到磨削、研磨和抛光等工艺中的形状、粗糙度及微观结构进行非接触式、大面积检测。可重复的测量数据可提供清晰的工艺反馈,并支持稳定、高质量的制造。

  • 配备同轴光学系统的宏观测量系统,可在大视场(FOV)内更快地进行轮廓测量。
  • 基于显微镜且配备聚焦光学系统的轮廓仪,可呈现更精细的结构细节,分辨率达亚纳米级。
Polytec TopMap optical 3D profilers for microscale and macroscale surface metrology in ultra-precision machining.

单位面积表面分析是UPM质量的关键

仅凭传统的粗糙度参数无法全面描述超精密加工表面的功能性能。只有通过对材料分布进行面分析,才能可靠地了解其承载行为、接触力学和摩擦学性能。

TopMap 光学三维表面轮廓仪能够以高分辨率对表面形貌进行面域测量——无论是在实验室还是接近生产环境的条件下。基于这些数据,可推导出材料比例曲线(阿博特-菲尔斯通曲线),从而能够对表面结构进行差异化且细致入微的评估,其深度远超Ra 或Rz 等参数所能体现的范围。

在许多UPM应用中——例如金刚石车削、超精密磨削或抛光——通过控制颗粒的分布、尺寸和形状,可以有针对性地影响摩擦和接触行为。明确的材料分布有助于减少不必要的相对运动,最大限度地降低磨损,并提高功能可靠性。

TopMap 三维轮廓仪为这一方法提供了计量学基础:测量结果可重复、符合标准规范,并适用于超精密制造中的闭环工艺反馈。

材料比例曲线显示峰值、核心与刻痕三个区域,突出表面微结构的不同几何特征和功能性分析。
材料比例曲线:出于几何方面的考虑,此处将视图分为峰值、核心和刻痕三个部分
不同加工方式(金刚石车削、研磨、铣削)表面粗糙度Ra约0.4μm,Rz约2.5μm,显示粗糙度参数对质量判定的局限性。
Ra,Rz 粗糙度值可作为质量参数吗?加工方式不同的表面未必总能体现出不同的Ra,Rz 参数
磨削图案质量对比分析图,蓝黄红色调展示表面粗糙度和微观结构变化,辅助超精密加工质量控制。
对磨削图案进行质量控制,分析经磨削、研磨或抛光处理的表面
超精密加工中平面研磨与端面铣削材料去除率曲线对比,展示不同表面结构和加工效果。
精密加工表面的材料去除率曲线比较:平面研磨与端面铣削

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