什么是精密制造技術(shù)

什么是精密制造技術(shù)一、技術(shù)概述精密制造技術(shù)是指零件毛坯成形后余量小或無余量、零件毛坯加技術(shù)、超精密加工技術(shù)與超高速加工技術(shù)的綜合集成。近凈成形與近無缺陷成形技術(shù)改造了傳統(tǒng)的毛坯成形技術(shù)，使機(jī)接近無余量，內(nèi)部質(zhì)量作到無缺陷或接近無缺陷，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、輕量化、低成本的成形。該項技術(shù)涉及到鑄造成形、塑性成形、精確連接、熱處理改性、表面改性、高精度模具等專業(yè)領(lǐng)域。超精密加工技術(shù)是指被加工零件的尺寸精度高于0．，表面粗糙度Ra小于0．，以及所用機(jī)床定位精度的分辨率和重復(fù)性高于001m的加工技術(shù)，亦稱之為亞微米級加工技術(shù)，且正在向納米級加工技術(shù)發(fā)展。超精密加工技術(shù)主要包括：超精密加工的機(jī)理，超精密加工的設(shè)償技術(shù)，超精密加工工作環(huán)境條件。超高速加工技術(shù)是指采用超硬材料的刀具，通過極大地提高切削技術(shù)。超高速加工的切削速度范圍因不同的工件材料、不同的切削方式而異。目前，一般認(rèn)為，超高速切削各種材料的切速范圍為：鋁合金已超過1600m/min1500m/min，鈦合金達(dá)150～，纖維增強(qiáng)塑料為2000～9000m/min。各種切削工藝的切削速度范圍為：車削700～7000m/min，銑削300～6000m/min，鉆削～1100m/min，磨削250m/s以上等等。超高速加工技術(shù)主要包括：超高速切削與磨削機(jī)理，超高速主軸制造技術(shù)，超高速加工在線自動檢測與控制技術(shù)等。二、現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢1．技術(shù)發(fā)展趨勢近凈成形與近無缺陷成形技術(shù)在下世紀(jì)初有以下發(fā)展趨勢：（1狀更加復(fù)雜的成形件，更加接近于凈成形。（2形新工藝。（3）隨著新材料的出現(xiàn)，不少材料用傳統(tǒng)加工方法很難加工，從而推動了新材料近凈成形技術(shù)的發(fā)展。（4）計算機(jī)的發(fā)展、非線性問題計算方法的發(fā)展，推動了非線性有限元等技術(shù)發(fā)展，使數(shù)值模擬技術(shù)由學(xué)校、研究單位走向工廠，將和質(zhì)量預(yù)測方向發(fā)展。（5產(chǎn)過程的柔性化將會得到發(fā)展。（6大戶轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵣a(chǎn)技術(shù)。向大型化、微型化方向發(fā)展；向加工檢測一體化方向發(fā)展；機(jī)床向多新材料。21世紀(jì)初十年將是超精密加工技術(shù)達(dá)到納米加工技術(shù)的關(guān)鍵十年。在超高速加工技術(shù)中，刀具材料已從碳素鋼和合金工具鋼，經(jīng)歷高速鋼、硬質(zhì)合金鋼、陶瓷材料，發(fā)展到人造金剛石及聚晶金剛石（pcD材料創(chuàng)新而從以前的12m/min提高到1200m/min以上。因此有人認(rèn)為，隨著新刀具（磨具）材料的不斷發(fā)展，每隔十年切削速度要提高一倍，亞音速乃至超聲速加工的出現(xiàn)不會太遙遠(yuǎn)了。2．國內(nèi)外現(xiàn)狀工業(yè)發(fā)達(dá)國家的近凈成形技術(shù)在近20為機(jī)械制造業(yè)主要的制造技術(shù)，在鑄造、鍛壓、焊接、熱處理和表面成形生產(chǎn)中比重還比較低，成形件精度總體平均要比國外低1～2個難成形件我國還不能生產(chǎn)，部分先進(jìn)成形設(shè)備、機(jī)械手和機(jī)器人、很大一部分高水平自動化生產(chǎn)線建線技術(shù)，我國還不能全部立足國內(nèi)，因而總體水平上要比先進(jìn)國家落后～25年。每一個專業(yè)方向上，國外近20年來都出現(xiàn)了一批新技術(shù)，有一些我們還沒有掌握，有一些雖然做了試驗研究，還沒有用于生產(chǎn)。過去人們往往側(cè)重于單項技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用研究，今天市場競爭生產(chǎn)比國外通用技術(shù)建設(shè)生產(chǎn)線，一條線就可節(jié)約上億投資。傳統(tǒng)的成形技術(shù)是建立在經(jīng)驗和實驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的技術(shù)，制定一行了大量研究，一些單位也研制了一些軟件，但由于投入不足，形成商業(yè)軟件的很少。近凈成形與近無缺陷成形技術(shù)通常用于大批量生產(chǎn)，要求企業(yè)建的條件、環(huán)境比較惡劣，對這些機(jī)器人的需要數(shù)量相對較少、品種較多，所以需要由本專業(yè)人員參與研制。當(dāng)今，人們對產(chǎn)品需求逐步提產(chǎn)線的要求，國外在近凈成形生產(chǎn)方面已經(jīng)出現(xiàn)了少量柔性生產(chǎn)線，動化程度和滿足柔性化需求的生產(chǎn)線。國外企業(yè)為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，一方面加強(qiáng)質(zhì)量管理，做好生產(chǎn)全保證近凈成形生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，能作到無缺陷或近無缺陷。在超高速加工技術(shù)方面，1976年美國的Vought公司研制了一臺超高速銑床，最高轉(zhuǎn)速達(dá)到了。特別引人注目的是，聯(lián)邦德國Darmstadt工業(yè)大學(xué)生產(chǎn)工程與機(jī)床研究所從1978年開始系統(tǒng)試驗，聯(lián)邦德國組織了幾十家企業(yè)并提供了2000多萬馬克支持該項研究工作。自80年代中后期以來，商品化的超高速切削機(jī)床不斷出乃至各種高速加工中心等。瑞士、英國、日本也相繼推出自己的超高速機(jī)床。日本日立精機(jī)的hg400III型加工中心主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)～40000r/min，工作臺快速移動速度為36～40m/min。采用直線電機(jī)的美國Ingersoll公司的hVm800型高速加工中心進(jìn)給移動速度為60m/min。近年來，我國在高速超高速加工的各關(guān)鍵領(lǐng)域，如大功行了較多的研究，但總體水平同國外尚有較大差距。在超精密加工技術(shù)方面，美國是開展研究最早的國家，也是迄今處于世界領(lǐng)先地位的國家。早在50年代末，由于航天等尖端技術(shù)發(fā)術(shù)導(dǎo)彈及載人飛船用球面非球面大型零件。如美國LLL實驗室和Y－121983年7月研制成功大型超精密金剛石車床DTm－3型，該機(jī)床可加工最大零件4500kg鏡（包括x光天體望遠(yuǎn)鏡）等。該機(jī)床的加工精度可達(dá)到形狀誤差為28nmRa4。該機(jī)床及該實驗室1984年研制的LoDTm大型超精密車床一起仍是現(xiàn)在世界上公認(rèn)的技術(shù)水平最高、精度最高的大型金剛石超精密車床。日本對超精密加工技術(shù)的研究相對于美、英來說起步較晚，但是為主要目標(biāo)。所以日本在用于聲、光、圖象、辦公設(shè)備中的小型、超的，甚至超過了美國。我國的超精密加工技術(shù)在70年代末期有了長足進(jìn)步，80年代中超精密機(jī)床、部件和相關(guān)的高精度測試儀器等，如精度達(dá)0．025m的精密軸承、Jcs－027超精密車床、Jcs－031超精密銑床、Jcs－035超精密車床、超精密車床數(shù)控系統(tǒng)、復(fù)印機(jī)感光鼓加工機(jī)床、紅外大功率激光反射鏡、超精密振動－位移測微儀等，達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先、國工設(shè)備、磁盤加工及檢測設(shè)備、微位移工作臺、超精密砂帶磨削和研華中理工大學(xué)、沈陽第一機(jī)床廠、成都工具研究所、國防科技大學(xué)等都進(jìn)行了這一領(lǐng)域的研究，成績顯著。但總的來說，我國在超精密加工的效率、精度、可靠性，特別是規(guī)格（大尺寸）和技術(shù)配套性方面與國外比，與生產(chǎn)實際要求比，還有相當(dāng)大的差距。3．國內(nèi)研究基礎(chǔ)在行業(yè)需要的關(guān)鍵技術(shù)方面我國已經(jīng)開展了較多單項研究，其中一部分已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但總的說難度高的復(fù)雜技術(shù)還未能掌握。三、“十五”目標(biāo)及主要研究內(nèi)容1．目標(biāo)（1上或接近國際先進(jìn)水平，并結(jié)合我國情況在部分技術(shù)上有發(fā)展創(chuàng)新；滿足企業(yè)技改和生產(chǎn)發(fā)展需要。（215000r/min，進(jìn)給速度達(dá)～60m/min，砂輪磨削速度達(dá)100～；超精密加工基本實現(xiàn)亞微米級加工。2．主要研究內(nèi)容（1）近凈成形技術(shù)研究①近凈成形新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)接技術(shù)、精確熱處理改性技術(shù)、優(yōu)質(zhì)高效表面改性及涂層技術(shù)、復(fù)雜完善相關(guān)數(shù)據(jù)，并達(dá)到實用化。②近凈成形工藝模擬分析和優(yōu)化技術(shù)研究解決成形工藝模擬的關(guān)鍵技術(shù)，使三維軟件程序完善化、成熟化、商品化。并且宏觀分析向微觀分析發(fā)展。③成形生產(chǎn)線用機(jī)械手和機(jī)器人化，滿足企業(yè)技術(shù)改造的需要。④近凈成形生產(chǎn)自動線和柔性生產(chǎn)線建線技術(shù)以工藝為核心，研究掌握近凈成形與近無缺陷成形自動生產(chǎn)線建領(lǐng)和實際資金，建設(shè)不同自動化、機(jī)械化程度生產(chǎn)線，也要根據(jù)發(fā)展需要，建設(shè)部分柔性生產(chǎn)線。⑤制造過程的質(zhì)量控制技術(shù)達(dá)到對近凈成形的全過程質(zhì)量控制，從而保證最終產(chǎn)品質(zhì)量和精度。⑥近凈成形技術(shù)的虛擬制造和網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)針對本行業(yè)中小企業(yè)多的特點，以協(xié)會、學(xué)會、生產(chǎn)力促進(jìn)中心進(jìn)行技術(shù)咨詢，從而有利于提高企業(yè)整體水平。（2）超高速加工技術(shù)研究①超高速切削、磨削機(jī)理。對超高速切削和磨削加工過程、各種削性能以及超高速切削磨削的工藝參數(shù)優(yōu)化等進(jìn)行系統(tǒng)研究。②超高速主軸單元制造技術(shù)。主軸材料、結(jié)構(gòu)、軸承的研究與開技術(shù)、虛擬設(shè)計技術(shù)研究；主軸換刀技術(shù)研究。③超高速進(jìn)給單元制造技術(shù)。高速位置芯片環(huán)的研制；精密交流伺服系統(tǒng)及電機(jī)的研究；系統(tǒng)慣量與伺服電機(jī)參數(shù)匹配關(guān)系的研究；機(jī)械傳動鏈靜、動剛度研究；加減速控制技術(shù)研究；精密滾珠絲杠副及大導(dǎo)程絲杠副的研制等。④超高速加工用刀具磨具及材料。研究開發(fā)各種超高速加工（包國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家90年代末的水平，磨具的磨削速度達(dá)到150m/s以上。⑤超高速加工測試技術(shù)。對超高速加工機(jī)床主軸單元、進(jìn)給單元系統(tǒng)和機(jī)床支承及輔助單元系統(tǒng)等功能部件和驅(qū)動控制系統(tǒng)的監(jiān)控行研究。（3）超精密加工技術(shù)研究①超精密加工的加工機(jī)理?！斑M(jìn)化加工”及“超越性加工”機(jī)理研究；微觀表面完整性研究；在超精密范疇內(nèi)的對各種材料（包括被加工材料和刀具磨具材料）的加工過程、現(xiàn)象、性能以及工藝參數(shù)進(jìn)行提示性研究。②超精密加工設(shè)備制造技術(shù)。納米級超精密車床工程化研究；超精密磨床研究；關(guān)鍵基礎(chǔ)件，如軸系、導(dǎo)軌副、數(shù)控伺服系統(tǒng)、微位移裝置等研究；超精密機(jī)床總成制造技術(shù)