機械加工的超精密化和加工機械的微型化

摘 要：現(xiàn)如今我國機械行業(yè)正處于高速發(fā)展階段，機械在加工過程中需要嚴(yán)格的操作程序，確保日常生活中的正常使用。超精細(xì)加工與加工機械微型化加工是機械加工過程中的重要組成部分，能有效提升機械的正常使用壽命，因此超精密加工與加工機械的微型化加工質(zhì)量直接影響著機械的質(zhì)量。本文將對在機械加工過程中超精細(xì)與加工機械微型化進(jìn)行研究與探討。

關(guān)鍵詞：超精密加工；機械加工技術(shù)；加工密度；表面粗糙度

前言

機械加工過程中超密度化技術(shù)是美國在60年代初期用單刃金剛石車刀鏡面削鋁合金和無氧銅開始的，在四十年的使用過程中此項技術(shù)取得了驚人的成就。近幾年超密度加工正從亞微米級向納米級發(fā)展，在發(fā)展過程中相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)積累相關(guān)經(jīng)驗，使機械加工超精密化與微型化得到快速發(fā)展并，并應(yīng)用在實際機械生產(chǎn)過程中，使機械加工行業(yè)獲取優(yōu)良技術(shù)。

1 超精密加工與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)

超精密加工技術(shù)的主要體現(xiàn)在機場的使用中，因此機床的制造與研究直接影響機械超密度加工質(zhì)量。目前美國、英國、日本三個國家在超密度加工行業(yè)處于領(lǐng)先位置，三個國家中超密度加工設(shè)備水平較高，而且被廣泛的使用在商業(yè)化生產(chǎn)過程中。并取得了優(yōu)異的成績。

美國Union Carbide公司在1962年利用半球車床研制出機械超密度技術(shù)，主要在機床中加入金剛石進(jìn)行超精密鏡面切割技術(shù)，在球形及半球形加工過程中可充分使用此項技術(shù)[1]。

美國Moore Nanotechnologe Sestem公司生產(chǎn)的超精密金剛石車床Nanotech250UPL，此項技術(shù)代表著納米加工機床的發(fā)展水平。利用天然黑化崗巖作為機床的整體機構(gòu)，采用激光全息式直線移動設(shè)備作為控制系統(tǒng)的全閉環(huán)控制系統(tǒng)，并運用PC與Windows結(jié)合運動控制系統(tǒng)，將線性通過高科技編程技術(shù)控制在1nm，并將其旋轉(zhuǎn)密度控制在0.0100001范圍之內(nèi)，研究過程中嚴(yán)格控制鋁合金加工工件的加工密度，眾所周知在機械加工中鋁合金成為常用的加工工件，并廣泛的使用在生產(chǎn)工作中，因此鋁合金加工密度的控制直接影響著機械加工質(zhì)量，因此相關(guān)部門規(guī)定鋁合金加工工件的密度控制在P-V值小于等于0.0125um以內(nèi)，其表面粗糙程度控制在Ra2.0um以內(nèi)，嚴(yán)格保證鋁合金技工技術(shù)。

2 精密度加工與加工微型化研究

2.1 機械精密度切削過程

在機械精密度加工過程中切削工藝是重要的部分，在工件生產(chǎn)結(jié)束后，利用金剛石進(jìn)行工件切削流程，現(xiàn)如今我國切削工藝以達(dá)納米級，納米級切削工藝能確保工件切削的完美程度[2]。機械工件在切削過程中應(yīng)把切削工件視為分子的集合體，充分考慮到分子之間產(chǎn)生的相互作用，利用分子作用進(jìn)行切削工作。切削工作在操作前期，應(yīng)對工件的使用去向進(jìn)行詳細(xì)了解，工件切削程序結(jié)束后進(jìn)行打磨流程，完成各項工作流程后，工件將使用在生產(chǎn)建筑方面，因此切削過程尤為重要，在切削過程中要保證工件按照要求的形狀完成作業(yè)，確保切削工件的完整程度。

機械切削工藝往往是在機床控制完成，在機床操作前期應(yīng)對切削工件進(jìn)行前期設(shè)計，其中主要包括切削工件的形狀及大小，因此加工機床應(yīng)與現(xiàn)代高科技技術(shù)相融合，加入先進(jìn)的電子計算機設(shè)備，在機床使用過程中充分利用電子技術(shù)使切削工藝達(dá)到完成程度。工件在切削過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制機床移動的速度，其速度直接影響工件周邊完美程度，避免周邊出現(xiàn)粗糙現(xiàn)象。機床移動速度應(yīng)使用電子計算機技術(shù)控制，按照工件加工要求調(diào)制機床移動速度，不僅提升工件的精密度，同時大量減少切削過程中人工操作的現(xiàn)象，從而顯著提升機械生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益，同時帶動我國機械加工行業(yè)發(fā)展。

2.2 機械工件的研磨過程

機械工件的研磨過程中對精密度加工要求較高，機械工件的研磨直接影響著工件的使用。工件在經(jīng)過切削流程后，便進(jìn)入研磨流程，研磨流程主要降低工件表面粗糙現(xiàn)象，以及工件切削過程中周邊出現(xiàn)的粗糙現(xiàn)象。以往研磨作業(yè)是將工件表面進(jìn)行研磨與拋光完成打磨工序，其主要缺點是工作效率低，在操作過程中需要投入大量的人力進(jìn)行操作，直接影響著研磨工藝的生產(chǎn)效益。傳統(tǒng)研磨工藝對加工工件結(jié)構(gòu)具有一定的局限性，非球面及復(fù)雜工件加工過程中傳統(tǒng)研磨工藝發(fā)揮不出作用。針對這一現(xiàn)象的發(fā)生，日本在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上研發(fā)出延展性狀態(tài)磨削工藝，并成功使用在研磨工作中，使工件獲得無痕光滑的表面。

磨削工藝在加工過程中，利用金剛石砂輪進(jìn)行循環(huán)式磨削流程。磨削前期應(yīng)對工件的大小及形狀進(jìn)行充分了解，并在機床電子計算機設(shè)備中調(diào)制出相應(yīng)數(shù)據(jù)，確保在磨削過程中將機床上的金剛石置于工件表面，此項工藝操作過程中研究出現(xiàn)金剛石磨削面小于工件表面的現(xiàn)象，如發(fā)生此類現(xiàn)象將影響工件磨削工藝的操作過程，嚴(yán)重時將影響工件日后的正常使用。研磨工藝在操作過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)流程進(jìn)行操作，通過電子計算機設(shè)備嚴(yán)格控制工件研磨時間，研磨過程中應(yīng)對工件表面進(jìn)行反復(fù)修正加工。工件在機床研磨工序結(jié)束后，相關(guān)人員應(yīng)對工件表面進(jìn)行嚴(yán)格檢查，如檢查過程中發(fā)現(xiàn)工件表面仍有粗糙現(xiàn)象，應(yīng)及時將工件進(jìn)行二次研磨，研磨工藝主要作用是確保工件表面呈現(xiàn)出光滑現(xiàn)象。

3 機械加工的微型化

在機械加工過程中微型化技術(shù)被廣泛使用，其優(yōu)點是在機械加工過程能有效減少原材料的使用量，降低機械企業(yè)成本開支，微型化屬于小型設(shè)備，對操作環(huán)境不設(shè)局限性，并可較少操作環(huán)境的占地面積，因此在機械技工過程中微型化設(shè)備備受工業(yè)企業(yè)的青睞。微型化設(shè)備最早起源于日本，微型化設(shè)備在研制過程中融入了大量的先進(jìn)技術(shù)，在機械工件加工過程中能夠提供方便條件。

微型化設(shè)備在使用過程中有著嚴(yán)格操作流程，當(dāng)加工工藝達(dá)到納米技術(shù)時，就應(yīng)充分使用微型化技術(shù)進(jìn)行微系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)[3]。微型化設(shè)備一般控制在幾厘米或是更小的小型裝置，具有獨立的智能系統(tǒng)，傳感器、作動器、微能源是微型設(shè)備的重要組成部分。

微型化設(shè)備設(shè)備主要使用在尺寸較小的工件加工中，尺寸較小的工件需要高含量的加工技術(shù)，一般加工設(shè)備達(dá)不到加工工件的完美度，因此在小工件加工過程中應(yīng)充分使用微型化設(shè)備[4]。傳統(tǒng)小工件在切割工程中存在嚴(yán)重的尺寸誤差現(xiàn)象，并且在切割結(jié)束時不能有效的進(jìn)行工件表面研磨工藝，而使用微型化設(shè)備可避免出現(xiàn)尺寸誤差現(xiàn)象。在小工件研磨過程中，微型化設(shè)備可使工件表面達(dá)到平整光滑程度。

4 結(jié)束語

現(xiàn)如今我國機械行業(yè)正處于高速發(fā)展階段，工業(yè)企業(yè)對社會經(jīng)濟發(fā)展起著重要作用，因此在機械加工過程中應(yīng)充分利用現(xiàn)代高科技技術(shù)，超精密度與微型化設(shè)備對機械行業(yè)發(fā)展有著決定性因素，因此在機械加工工程中應(yīng)充分利用超精密度設(shè)備與微型化設(shè)備，推動我國機械行業(yè)的發(fā)展步伐。

參考文獻(xiàn)

[1]王加春.基于微納米摩擦學(xué)的超精密加工技術(shù)研究進(jìn)展[J].燕山大學(xué)學(xué)報，2012，5（2）：101-201.

[2]劉志平.精密和超精密加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與渴望[J].機械管理開發(fā)，2013，6（1）：25-69.

[3]王玲玉.機械加工在生產(chǎn)過程中微型化的重要作用[J].中國機械發(fā)展，2013，9（5）：78-96.

[4]李志平.機械加工過程中超密度與微型化之間重要應(yīng)用[J].中國經(jīng)濟發(fā)展，2012，5（3）：210-305.