精密和超精密加工技術

1、精密和超精密加工技術【摘要】本世紀的精密加工發(fā)展到超精密加工歷程比較復雜且難度大，目前超精密加工日趨成熟，已形成系列，它包括超精密切削、超精密磨削、超精密研磨、超精密特種加工等。盡管超精密加工迄今尚無確切的定義，但是它仍然在向更高的層次發(fā)展。超精密加工將向高精度、高效率、大型化、微型化、智能化、工藝整合化、在線加工檢測一體化、綠色化等方向發(fā)展。在不久的將來，精密加工也必將實現精密化、智能化、自動化、高效信息化、柔性化、集成化。創(chuàng)新思想及先進制造模式的提出也必將為精密與超精密技術發(fā)展提供策略。環(huán)保也是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢?！娟P鍵詞】超精密加工 發(fā)展趨勢 發(fā)展策略【abstract】the dev

2、elopment of precision machining of the century to the ultra-precision machining process is complicated and difficult, the current ultra-precision machining has matured, has formed a series, which includes the ultra-precision machining, ultra precision grinding, ultra-precision grinding, ultra precis

3、ion special processing. although the ultra-precision machining so far no precise definition, but it is still to a higher level. ultra-precision machining will be high-precision, high efficiency, large-scale, micro-, intelligence, process integration technology, online processing and testing the inte

4、gration of green and other direction. in the near future, will also achieve precision machining precision, intelligence, automation, and efficient information technology, flexibility, integration. innovative thinking and advanced manufacturing model put forward are also bound to precision and ultra

5、precision technology development strategy. environmental protection is also the inevitable trend of manufacturing industry.【keywords】ultra-precision machining development trends development strategy一、超精密加工的分類超精密切削超精密切削以spdt技術開始，該技術以空氣軸承主軸、氣動滑板、高剛性、高精度工具、反饋控制和環(huán)境溫度控制為支撐，可獲得納米級表面粗糙度。多采用金剛石刀具銑削，廣泛用于銅的平面

6、和非球面光學元件、有機玻璃、塑料制品(如照相機的塑料鏡片、隱形眼鏡鏡片等)、陶瓷及復合材料的加工等。未來的發(fā)展趨勢是利用鍍膜技術來改善金剛石刀具在加工硬化鋼材時的磨耗。超精密磨削超精密磨削是在一般精密磨削基礎上發(fā)展起來的一種鏡面磨削方法,其關鍵技術是金剛石砂輪的修整,使磨粒具有微刃性和等高性。超精密磨削的加工對象主要是脆硬的金屬材料、半導體材料、陶瓷、玻璃等。磨削后,被加工表面留下大量極微細的磨削痕跡,殘留高度極小,加上微刃的滑擠、摩擦、拋光作用,可獲得高精度和低表面粗糙度的加工表面，當前超精密磨削能加工出圓度0.01m、尺寸精度0.1m和表面粗糙度為ra0.005m的圓柱形零件。超精密研磨超

7、精密研磨包括機械研磨、化學機械研磨、浮動研磨、彈性發(fā)射加工以及磁力研磨等加工方法。超精密研磨的關鍵條件是幾乎無振動的研磨運動、精密的溫度控制、潔凈的環(huán)境以及細小而均勻的研磨劑。超精密研磨加工出的球面度達0.025m,表面粗糙度ra達0.003m。超精密特種加工超精密特種加工主要包括激光束加工、電子束加工、離子束加工、微細電火花加工、精細電解加工及電解研磨、超聲電解加工、超聲電解研磨、超聲電火花等復合加工。激光、電子束加工可實現打孔、精密切割、成形切割、刻蝕、光刻曝光、加工激光防偽標志；離子束加工可實現原子、分子級的切削加工；利用微細放電加工可以實現極微細的金屬材料的去除,可加工微細軸、孔、窄縫

8、平面及曲面；精細電解加工可實現納米級精度,且表面不會產生加工應力,常用于鏡面拋光、鏡面減薄以及一些需要無應力加工的場合。二.、工作原理近年來，在傳統加工方法中，金剛石刀具超精密切削、金剛石微粉砂輪超精密磨削、精密高速切削、精密砂帶磨削等已占有重要地位；在非傳統加工中，出現了電子束、離子束、激光束等高能加工、微波加工、超聲加工、蝕刻、電火花和電化學加工等多種方法，特別是復合加工，如磁性研磨、磁流體拋光、電解研磨、超聲珩磨等，在加工機理上均有所創(chuàng)新。三.、應用領域航天、航空工業(yè)中，人造衛(wèi)星、航天飛機、民用客機等，在制造中都有大量的精密和超精密加工的需求，如人造衛(wèi)星用的姿態(tài)軸承和遙測部件對觀測性能影

9、響很大。該軸承為真空無潤滑軸承，其孔和軸的表面粗糙度要求為ry0.01m，即1nm，其圓度和圓柱度均要求納米級精度。 當前，微型衛(wèi)星、微型飛機、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展十分迅猛，涉及微細加工技術、納米加工技術和微型機電系統(mems)等已形成微型機械制造。這些技術都在精密和超精密加工范疇內，與計算機工業(yè)、國防工業(yè)的發(fā)展直接相關。四、超精密加工的發(fā)展展望超精密加工將向高精度、高效率、大型化、微型化、智能化、工藝整合化、在線加工檢測一體化、綠色化等方向發(fā)展。高精度、高效率隨著科學技術的不斷進步，對精度、效率、質量的要求愈來愈高,高精度與高效率成為超精密加工永恒的主題。超精密切削、磨削技術能有效提高加

10、工效率，cmp、eem技術能夠保證加工精度，而半固著磨粒加工方法及電解磁力研磨、磁流變磨料流加工等復合加工方法由于能兼顧效率與精度的加工方法，成為超精密加工的趨勢。 大型化、微型化由于航天航空等技術的發(fā)展，大型光電子器件要求大型超精密加工設備，如美國研制的加工直徑為2.44m的大型光學器件超精密加工機床。同時隨著微型機械電子、光電信息等領域的發(fā)展，超精密加工技術向微型化發(fā)展，如微型傳感器，微型驅動元件和動力裝置、微型航空航天器件等都需要微型超精密加工設備。智能化以智能化設備降低加工結果對人工經驗的依賴性一直是制造領域追求的目標。加工設備的智能化程度直接關系到加工的穩(wěn)定性與加工效率，這一點在超精

11、密加工中體現更為明顯。工藝整合化當今企業(yè)間的競爭趨于白熱化，高生產效率越來越成為企業(yè)賴以生存的條件。在這樣的背景下，出現了“以磨代研”甚至“以磨代拋”的呼聲。另一方面，使用一臺設備完成多種加工(如車削、鉆削、銑削、磨削、光整)的趨勢越來越明顯。在線加工檢測一體化由于超精密加工的精度很高，必須發(fā)展在線加工檢測一體化技術才能保證產品質量和提高生產率。同時由于加工設備本身的精度有時很難滿足要求，采用在線檢測、工況監(jiān)控和誤差補償的方法可以提高精度，保證加工質量的要求。五、結論精密和超精密加工，是現代機械制造業(yè)最主要的發(fā)展方向之一,在提高機電產品的性能、質量和發(fā)展高新技術中起著至關重要的作用，并且已成為在國際競爭中取得成功的關鍵技術。我國的制造業(yè)發(fā)展已進入了高速發(fā)展階段，中國民營企業(yè)已具備足夠的經濟實力來使企業(yè)邁向現代化，先進設備的引進和大量專業(yè)人才的涌入使許多沿海地區(qū)的制造業(yè)水平迅速提高。隨著國家決策的科學化、民主化進程不斷深入，相信我國的制