超精密微機(jī)械制造技術(shù)分析

張志華

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，航空航天事業(yè)、微機(jī)械加工業(yè)、生物工程都得到了比較迅速的發(fā)展，這些行業(yè)在發(fā)展的過程中，精密微小零件有著十分重要的作用，由此，促進(jìn)了精密微小零件加工的發(fā)展。在其不斷發(fā)展的過程中，面臨的要求也越來越高，為了滿足要求，在零件加工中應(yīng)用了超精密微機(jī)械制造技術(shù)。文章在介紹超精密加工特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析了超精密微機(jī)械制造技術(shù)。

關(guān)鍵詞：超精密加工；微機(jī)械；機(jī)械制造

前言

在工業(yè)繁榮發(fā)展的過程中，工業(yè)領(lǐng)域發(fā)生了一場變革，主要集中在國防領(lǐng)域、航空領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域以及電子領(lǐng)域，這些領(lǐng)域在變革的過程中，對精密微小零件的要求越來越高，為了充分的滿足要求，在進(jìn)行微小零件加工時(shí)，應(yīng)用了微機(jī)械，由此也促使現(xiàn)代裝備加工向著微小化的方向發(fā)展。超精密微機(jī)械制造技術(shù)作為有效的微小零件加工技術(shù)，在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 超精密加工的特點(diǎn)

超精密加工技術(shù)興起于20世紀(jì)60年代，具備非常高的加工精度，隨著超精密加工的發(fā)展，加工尺寸的精度已經(jīng)達(dá)到了納米級。在超精密加工技術(shù)不斷發(fā)展完善的過程中，具備了越來越多的特點(diǎn)，具體說來，主要包含以下幾個(gè)方面：第一，“進(jìn)化”加工原則，“進(jìn)化”加工有兩種方式，一種是直接式，一種是間接式，在直接式進(jìn)化加工中，所使用的設(shè)備及工具精度都比工件的精度低，經(jīng)過相應(yīng)的加工工藝以及特殊工藝裝備處理之后，完成工件的加工，一般來說，單件、小批量工件的生產(chǎn)適合用此種形式的進(jìn)化加工，而在間接式進(jìn)化加工中，在直接式的基礎(chǔ)上進(jìn)行，從而將第二代工作母機(jī)生產(chǎn)出來，之后，工件的加工借助母機(jī)來完成，在批量生產(chǎn)中，此種方式非常適合[1]；第二，微量切削機(jī)理，此種切削機(jī)理有別于傳統(tǒng)的切削機(jī)理，在進(jìn)行切削工作時(shí)，在晶粒內(nèi)進(jìn)行而且晶粒要比背吃刀量大；第三，廣泛的應(yīng)用新方法，隨著工件加工技術(shù)的發(fā)展以及加工要求的提升，傳統(tǒng)切削和磨削方法的局限性逐漸的顯露出來，其加工精度已經(jīng)達(dá)到了極限，而超精密加工在應(yīng)用了特種加工、復(fù)合加工等新方法之后，超越了精度極限，促使加工精度越來越高；第四，形成綜合制造工藝，工件的加工需要滿足一定的加工要求，基于此，在進(jìn)行加工時(shí)，工件的材料、加工方法、設(shè)備、工具、測試手段等都需要進(jìn)行綜合的考慮，這樣才能保證工件加工的質(zhì)量，由此一來，工件加工的復(fù)雜程度就變得很高，加工難度也比較大，超精密加工技術(shù)中將這些因素綜合起來，形成了綜合制造工藝；第五，與高新技術(shù)產(chǎn)品緊密結(jié)合，超精密加工技術(shù)在加工的過程中，使用的設(shè)備價(jià)格都比較昂貴，因此，基本不會(huì)形成系列，通常是針對某一個(gè)特定的產(chǎn)品來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這就需要與高新技術(shù)產(chǎn)品緊密結(jié)合，提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性，保證加工的質(zhì)量與精度；第六，與自動(dòng)化技術(shù)聯(lián)系緊密，超精密加工技術(shù)在進(jìn)行加工時(shí)，與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，在控制、檢測等方面實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，減少工作人員的使用，避免了人的因素的影響，提升了加工的質(zhì)量[2]；第七，加工與檢測一體化，在超精密加工中，精密檢測是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，具備關(guān)鍵性的作用，通常來說，在加工的工程中就實(shí)現(xiàn)了精密檢測，提升了加工與檢測的效率。

2 超精密微機(jī)械制造技術(shù)

2.1 微機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)

對于超精密微機(jī)械制造技術(shù)，國內(nèi)外都非常重視其發(fā)展，并且在研究的過程中都取得了比較好的成就。在微機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)方面，國外的各國中，日本的技術(shù)水平是處于領(lǐng)先水平的，其所研制出來的超高精密微機(jī)械加工機(jī)床，實(shí)現(xiàn)了3D復(fù)雜自由曲面的加工，這樣一來，在超精密微機(jī)械工件切削加工中，面臨的難題便迎刃而解。除日本外，國外很多國家的微機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)都已經(jīng)發(fā)展的比較好，比如德國，在微切銑削技術(shù)的研究方面，取得了比較大的進(jìn)展，在淬火鋼、硬鋁材料的微型零件中，就可以利用此種技術(shù)進(jìn)行切削，同時(shí)，德國的研究人員還研制出來微小型的加工系統(tǒng)，這樣一來，在進(jìn)行微小零件加工時(shí)，大型機(jī)械無法完成的事情就可以利用這個(gè)微小型的加工系統(tǒng)來完成。此外，德國還對單個(gè)零件的生產(chǎn)從經(jīng)濟(jì)性及生辰兩個(gè)方面進(jìn)行了研究，從而研制出來小型化設(shè)備，在小批量零件生產(chǎn)中得到了很好地應(yīng)用。

同國外相比，國內(nèi)的研究成果比較少，盡管如此，我國在微機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)方面的研究好是取得了一定的效果。對于此項(xiàng)技術(shù)的研究，多是由我國的大學(xué)來進(jìn)行，研究的主要方向便是微小制造系統(tǒng)以及微小切削技術(shù)，現(xiàn)如今，已經(jīng)取得了一定的研究成果。哈爾濱工業(yè)大學(xué)經(jīng)過大量的研究之后，生產(chǎn)出了微小型超精密三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床，在這個(gè)機(jī)床中，采用了直徑比較小的進(jìn)口刀具，實(shí)現(xiàn)了微小切削[3]；而在北京理工大學(xué)的研究中，研制出了微小型的車銑加工系統(tǒng)，在進(jìn)行微小型零件加工時(shí)，所具備的定位精度非常好，已經(jīng)與國際的水平持平。此外，我國在進(jìn)行研究的過程中，還開發(fā)出了微摩擦磨損測試儀，此測試儀同時(shí)還具備微小型切削功能，經(jīng)過我國多年的研究，為超精密微機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 微切削加工技術(shù)

在微切削加工技術(shù)中，不止加工零件、刀具要實(shí)現(xiàn)微小化，整個(gè)加工過程同樣需要實(shí)現(xiàn)微小化，這是微切削加工技術(shù)發(fā)展過程中所必須要解決的一個(gè)問題，基于此，在進(jìn)行研究的過程中，要研究整個(gè)微切削過程，對微切削機(jī)理進(jìn)行深入的理解并準(zhǔn)確的把握，進(jìn)而有效的將微切削加工的參數(shù)、工藝等確定，提升微切削加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，最終促使加工出來的工件和工具具備非常高的精度，而且使用壽命也比較長[4]。實(shí)際上，切削形成的過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，而且具備非線性的特征，通過對這個(gè)過程科學(xué)的研究，可以有效地提升切削力預(yù)測的準(zhǔn)確性。在微切削過程中，具備切削極限，如果切削的深度并未達(dá)到最小的切削極限，那么切削形成就會(huì)比較困難，因此，在切削時(shí)，要準(zhǔn)確的確定最小的切削極限。對于不同的零件材料來說，所具備的最小切削極限是不相同的，為了準(zhǔn)確的對其進(jìn)行確定，就需要建立起相應(yīng)的模型，要保證構(gòu)建的模型適應(yīng)每種零件材料。此外，刀具刃口、刀具變形、刀具磨損等因素也會(huì)對最小切削極限產(chǎn)生影響，在進(jìn)行確定時(shí)，還需要綜合考慮這些方面的因素，以便于提升確定的準(zhǔn)確性進(jìn)而有效的提升微切削的有效性，促進(jìn)切削形成。

3 結(jié)束語

在當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的過程中，超精密微機(jī)械制造技術(shù)是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)。對于此項(xiàng)技術(shù)的研究，國內(nèi)外都十分的重視，均已經(jīng)研制出了相應(yīng)的微機(jī)械制造設(shè)備以及微小型加工系統(tǒng)，從而很好地完成了微小零件的加工，促進(jìn)了工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。我國與國外的研究相比，還存在很大一段差距，而這差距也正是未來我國超精密微機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的方向，隨著該項(xiàng)加工技術(shù)不斷地發(fā)展完善，其將會(huì)具備非常廣闊的應(yīng)用及發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1]王麗濱，楊暢.淺談我國機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀與未來[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2013（1）.

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[3]王偉.我國機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀及技術(shù)特點(diǎn)論述與分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2013（12）：23+20.

[4]梁迎春，陳國達(dá)，孫雅洲，等.超精密機(jī)床研究現(xiàn)狀與展望[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（5）：28-39.