1、本科生专业课程本科生专业课程 第第9 9章章精密和超精密加工的支撑环境精密和超精密加工的支撑环境邓建新邓建新 山东大学机械工程学院山东大学机械工程学院20102010年年11 11月月超精密加工的支撑环境及控制要求超精密加工的支撑环境及控制要求支撑支撑环境环境控制要求控制要求支撑环境支撑环境控制要求控制要求空气空气环境环境洁净度、气流速度、压力洁净度、气流速度、压力、有害气体、有害气体声音声音环境环境噪声、频率、声噪声、频率、声压压热环热环境境温度、湿度、表面辐射温度、湿度、表面辐射光环境光环境照度、色彩、眩照度、色彩、眩光光振动振动环境环境频率、加速度、位移、微频率、加速度、位移、微振动振动
2、静电静电环境环境静电量、电磁波静电量、电磁波、放射线、放射线恒温恒温要求：要求：20 0.01，实现方法实现方法：大、小恒温间：大、小恒温间+局部恒温（恒温罩，恒温油喷淋）。局部恒温（恒温罩，恒温油喷淋）。恒湿恒湿要求：要求：相对湿度相对湿度35%45%，波动，波动10% 1% ，实现方法实现方法：采用空气调节系统：采用空气调节系统 。净化净化要求要求尘埃含量，尘埃含量，实现方法实现方法：采用空气过滤器，：采用空气过滤器，送入洁净空气。送入洁净空气。隔振隔振要求要求：消除内部、隔绝外部振动干扰，消除内部、隔绝外部振动干扰，实现方实现方法法：隔振地基，隔振垫层，空气弹簧隔振器：隔振地基，隔振垫层
3、，空气弹簧隔振器 。精密与超精密加工环境精密与超精密加工环境第一节第一节 空气环境和热环境空气环境和热环境p 空气环境空气环境 空气中含尘量空气中含尘量(洁净度、空气过滤洁净度、空气过滤) 气流速度气流速度 气流压力气流压力p 洁净度洁净度 指空气中含尘埃量多少的程度，含灰埃浓度越指空气中含尘埃量多少的程度，含灰埃浓度越低，空气洁净度越高。低，空气洁净度越高。ft英尺热热 环环 境境p 温度温度 (一般一般20) 温度变化影响设备变形和加工精度，温度变化影响设备变形和加工精度，主要控制温主要控制温度波动，要求温度波动越小越好，即：恒温。度波动，要求温度波动越小越好，即：恒温。 一般规定一般规定
4、20，与地理位置、季节有关。，与地理位置、季节有关。 加工精度越高，恒温精度控制越严格。加工精度越高，恒温精度控制越严格。p 湿度：湿度：(相对湿度相对湿度35%45%) 指空气中指空气中水蒸汽分压力和同温度下饱和水蒸汽分压水蒸汽分压力和同温度下饱和水蒸汽分压力之比力之比。它反映了空气中水蒸汽含量接近饱和的程度。它反映了空气中水蒸汽含量接近饱和的程度。 相对湿度小：表示干燥，吸收水蒸汽能力强，设备相对湿度小：表示干燥，吸收水蒸汽能力强，设备干燥，易燃。干燥，易燃。 相对湿度大：表示潮湿，吸收水蒸汽能力弱，设备相对湿度大：表示潮湿，吸收水蒸汽能力弱，设备易生锈，吸附尘埃。易生锈，吸附尘埃。洁洁
5、净净 室室p 洁净室：洁净室：是指将室内空气中尘埃颗粒、是指将室内空气中尘埃颗粒、温度、湿度、空气压力、流速和气流分布温度、湿度、空气压力、流速和气流分布及其形状等控制在一定范围内的房间及其形状等控制在一定范围内的房间。p 实现空气净化的基本要求实现空气净化的基本要求 发尘量要小发尘量要小。 1 不产生灰尘；不产生灰尘；2 不带入灰尘不带入灰尘 ；3 操操作人员穿无尘工作服作人员穿无尘工作服风淋室风淋室洁净室。洁净室。 及时排除灰尘及时排除灰尘：产生尘埃，及时排除。：产生尘埃，及时排除。 供给洁净的空气供给洁净的空气空气过滤器，控制气流速度。空气过滤器，控制气流速度。 正压控制：正压控制：为防
6、止外部空气进入，室内须保持一定为防止外部空气进入，室内须保持一定的压力，使室内送入风量大于排出风量。的压力，使室内送入风量大于排出风量。p 洁净室温度和湿度控制洁净室温度和湿度控制 加工过程产生的热和操作人员人体散发的热是影响恒加工过程产生的热和操作人员人体散发的热是影响恒温环境的温环境的主要内部因素。主要内部因素。 洁净室外的温度与室内温度不一致而产生的热传递是洁净室外的温度与室内温度不一致而产生的热传递是影响恒温环境的影响恒温环境的外部因素外部因素。 洁净室的恒温和恒湿控制洁净室的恒温和恒湿控制要随时进行要随时进行。解决方法：解决方法：空空气调节系统气调节系统(包括：包括：加热设备、冷却设
7、备、加湿设备、减加热设备、冷却设备、加湿设备、减湿设备湿设备等等)。p 分层次的局部环境分层次的局部环境 一般环境一般环境精密精密环环境境超精密超精密环环境境一般一般环境环境精密精密环境环境超精密超精密环境环境第二节第二节 振动环境振动环境p 振动干扰的影响振动干扰的影响 振动影响加工精度和加工表面质量。振动影响加工精度和加工表面质量。 超精密加工精度不仅与振动振幅有关，还与振动频率超精密加工精度不仅与振动振幅有关，还与振动频率有关。有关。 因此，必须先分析振源及其可能的传播途径，采取预因此，必须先分析振源及其可能的传播途径，采取预防与隔离措施，以消除振动的影响，保证加工精度。防与隔离措施，以
8、消除振动的影响，保证加工精度。p 振动的来源振动的来源1 室内振动室内振动 人员行走产生的振动人员行走产生的振动 设备振动产生的振动设备振动产生的振动 物料搬运产生的振动物料搬运产生的振动 辅助设施产生的振动辅助设施产生的振动2 室外振动室外振动 交通运输产生的振动交通运输产生的振动 工厂生产产生的振动工厂生产产生的振动 建设施工产生的振动建设施工产生的振动 辅助设备产生的振动辅助设备产生的振动3 自然界振动：大风等自然界振动：大风等振动干扰的消除振动干扰的消除p 内部振动的消除内部振动的消除防振防振 提高设备回转零件的动平衡精度，如：主轴、砂轮等提高设备回转零件的动平衡精度，如：主轴、砂轮等
9、 减少设备传动系统的振动，如：轴承、传动带等减少设备传动系统的振动，如：轴承、传动带等 减小液压系统的干扰减小液压系统的干扰 提高系统的抗振性能，如：提高系统刚度等提高系统的抗振性能，如：提高系统刚度等振动干扰的消除振动干扰的消除p 外部振动的消除外部振动的消除隔振隔振 远离振动源远离振动源 隔振空气弹簧隔振空气弹簧 隔振地基、安放隔振元件等隔振地基、安放隔振元件等隔隔 振振 元元 器器 件件p 隔振垫：隔振垫：软橡皮、海绵橡胶、天然软木、毛毡软橡皮、海绵橡胶、天然软木、毛毡、玻璃纤维、泡沫塑料等、玻璃纤维、泡沫塑料等p 隔振器隔振器 弹簧隔振器弹簧隔振器 橡胶隔振器橡胶隔振器 弹簧与橡胶组合
10、隔振器弹簧与橡胶组合隔振器 空气弹簧隔振器空气弹簧隔振器第三节第三节 噪噪 声声 环环 境境p 噪声及其影响噪声及其影响 使人烦恼和对工作有防碍的声音，是各种使人烦恼和对工作有防碍的声音，是各种声音杂乱无章的组合而成的。声音杂乱无章的组合而成的。 70dB以下噪声对工作效率影响较小。以下噪声对工作效率影响较小。 65dB以下噪声能保证一般通话。以下噪声能保证一般通话。噪噪 声声 源源p 空气噪声空气噪声：风机、送、排风装置、空气压缩机：风机、送、排风装置、空气压缩机p 机械噪声机械噪声：机械加工设备及其辅助设备：机械加工设备及其辅助设备p 电磁噪声电磁噪声：电动机、机电器、电磁铁等：电动机、机
11、电器、电磁铁等噪噪 声声 控控 制制p 隔声隔声 把噪声源单独放置于隔声间或隔声罩内。把噪声源单独放置于隔声间或隔声罩内。 实际隔声结构有：隔声墙壁、门、窗、顶棚等实际隔声结构有：隔声墙壁、门、窗、顶棚等噪噪 声声 控控 制制p 吸声吸声 利用吸声材料控制噪声的大小利用吸声材料控制噪声的大小 常用吸声材料有：超细玻璃棉、聚氨脂、泡沫塑料常用吸声材料有：超细玻璃棉、聚氨脂、泡沫塑料、微孔吸声砖、木丝板等、微孔吸声砖、木丝板等噪噪 声声 控控 制制p 消声消声 用消声器来控制噪声的传播。用消声器来控制噪声的传播。第四节第四节 其其 它它 环环 境境p 光环境光环境：照度、炫光：照度、炫光p 静电环境静电环境：第五节第五节 超精密加工的环境设施超精密加工的环境设施p 恒温室、恒温恒湿室、洁净室、恒温洁净室、恒温室、恒温恒湿室、洁净室、恒温洁净室、恒温防振洁净室等。恒温防振洁净室等。
