機械加工的超精密化和加工機械的微型化

周來建

摘 要：微納米加工技術(shù)是當(dāng)前加工制造技術(shù)發(fā)展的前沿技術(shù)，在現(xiàn)代社會發(fā)展過程中，該類加工技術(shù)出現(xiàn)了很多研究方向，其主流發(fā)展方向就是機械加工的超精密化技術(shù)，在技術(shù)發(fā)展和利用過程中，機械加工的超精密化和加工機械的微型化要求越來越高，因此準(zhǔn)確的把握技術(shù)，保證加工機械技術(shù)的順利開展和實施，能夠有效的促進現(xiàn)代加工制造技術(shù)的快速發(fā)展，將機械加工技術(shù)逐漸向著精密化和微型化不斷取得進步。

關(guān)鍵詞：機械加工；超精密化；加工機械；微型化

機械加工技術(shù)在不斷發(fā)展過程中，對于被加工物件的尺寸要求也越來越高，尺寸的精度和精細(xì)化要求也不斷升高，對于加工機械本身的小型化、精密化技術(shù)成為了當(dāng)前21世紀(jì)機械產(chǎn)業(yè)的重要研究課題，在發(fā)展過程中，機械加工技術(shù)不斷的向著超精密化和微型化方向發(fā)展和推進。

1.機械加工的超精密技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在機械加工技術(shù)發(fā)展和實施過程中，其加工方法基本上可以分為兩大類，其中一種是傳統(tǒng)意義上的機械加工方法，必須要采用超精密機械和精密刀具來進行加工操作的一種加工方式，這種加工方法對于加工物件的尺寸精度要求是非常高的，還有一種就是采用非傳統(tǒng)的加工方式，主要是利用電磁聲光以及化學(xué)原料等進行超精密機械加工技術(shù)實施，在實際開展超精密加工技術(shù)實施過程中，就必須要保證其實現(xiàn)真正的納米級加工，但是這兩種加工方式都存在一定的問題，第一種加工方式主要是由于控制管理體系、刀具定位以及環(huán)境因素等方面存在一定的影響，要想充分的實現(xiàn)納米級加工是非常困難的，在實際開展機械加工工作實施過程中，要想達(dá)到這樣的加工技術(shù)，那么是非常困難的，雖然我國國內(nèi)也相繼開發(fā)了多種加工機床，但是這些加工機床的加工精細(xì)度要求最多也就能夠控制到幾十納米，對于真正的實現(xiàn)納米級加工還存在一定的差距。但是采用傳統(tǒng)加工方式的主要優(yōu)點就是加工機理上的創(chuàng)新，在加工過程中，可以選擇的加工處理方式也比較多，加工范圍也比較廣泛，但是在加工過程中，可加工材料的選擇方面存在一定的限制，因此要實現(xiàn)真正的納米級加工是非常困難的，因此當(dāng)前的兩種加工方式要想完全的實現(xiàn)納米級加工仍然存在一定的難度，要想提高機械加工的超精密度必須要尋找新的加工方式，尋找使用范圍更廣的加工材料。

2.超精密加工的新方法和研究方向探討

納米加工是直接對數(shù)層原子、分子或者是數(shù)百層原子、分子的去除過程，在加工過程中，是直接對原子、分子實現(xiàn)操作，在實際使用過程中，需要針對現(xiàn)代加工技術(shù)進行一個科學(xué)創(chuàng)新。

從我國在大約30年前發(fā)明了隧道顯微鏡后，就能夠準(zhǔn)確的觀察空間分子或者是原子結(jié)構(gòu)的變化，在發(fā)展過程中，需要以掃描隧道顯微鏡為發(fā)展基礎(chǔ)，來開展各項工作，在實際應(yīng)用過程中，其家族產(chǎn)品也相繼的研制成功，并且取得了廣泛的發(fā)展進步。

在不同類型的顯微鏡進行加工處理的過程中，需要進行仔細(xì)的觀察和檢測，有效的控制好原子間力的大小和各種微觀變化，這樣才能夠保證在原設(shè)備的基礎(chǔ)上進行改善，逐漸的提高機械加工的精度，可以在原加工基礎(chǔ)上增加刀具交換機構(gòu)，形成一定的加工位置測定，從而能夠有效的實現(xiàn)多自由度的納米加工，也就是可以實現(xiàn)在同一個基礎(chǔ)設(shè)備上的加工檢測處理，這樣就可以逐漸實現(xiàn)加工機械的微型化處理，在發(fā)展過程中，通過利用已經(jīng)取得的微納米加工處理方式，能夠提高整個加工機械設(shè)備的精密度。如下圖所示：（原子力顯微鏡的加工原理圖）

當(dāng)前在加工過程中，使用的主要材料就是單晶硅、石墨等，對于一些金屬、非金屬等的加工處理，其加工范圍通常情況下需要將其控制到幾百納米的范圍內(nèi)，以一納米數(shù)量級為加工單位，形成一個多自由度的加工處理過程，從而使得在原材料的選擇和加工處理過程中，需要控制好其加工自由度，進一步推動機械加工技術(shù)不斷向前發(fā)展。

3.加工機械的微型化技術(shù)研究

加工機械的微型化發(fā)展過程中，主要是有如下幾方面的優(yōu)勢：第一，能夠有效的降低能源消耗，節(jié)省空間和原材料消耗，第二，機械位置在擺放過程中也比較容易，第三，能夠有效的降低可構(gòu)筑環(huán)境負(fù)荷較小的生產(chǎn)系統(tǒng)，第四，對于微細(xì)件能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)化加工處理。

在機械加工的微型化處理和發(fā)展過程中，最早微型化加工處理是起源于日本，在設(shè)備研制和發(fā)展過程中，里面包含了大量的微型化先進技術(shù)，在加工過程中，必須要保證整個技術(shù)實施到位，才能夠保證機械加工過程的順利開展。

微型化設(shè)備在加工處理過程中，需要嚴(yán)格的按照操作流程執(zhí)行，在加工處理過程中，當(dāng)加工工藝實現(xiàn)了納米技術(shù)的時候，那么就需要充分的利用微型化技術(shù)進行系統(tǒng)設(shè)計操作，在微型化操作過程中，需要將其設(shè)備處理精度范圍控制到更小，這樣就可以形成具有獨立智能系統(tǒng)、傳感器等微型設(shè)備。

微型化設(shè)備在完成一些加工尺寸較小的工件過程中，對于尺寸較小的工件需要采用微型化處理加工技術(shù)，那么在加工過程中，加工設(shè)備如果達(dá)不到加工工件的完整度，就必須要充分的使用微型化處理設(shè)備，從而在加工處理的基礎(chǔ)上進一步做好尺寸大小控制，能夠有效的降低尺寸誤差，在切割處理過程中，有效的進行工件研磨處理，這樣能夠有效的降低加工工件尺寸誤差，從而使得微型化設(shè)備在進行工件處理過程中，達(dá)到較高的平整度。

4.結(jié)束語

當(dāng)前我國機械行業(yè)的發(fā)展速度非?？欤跈C械加工處理技術(shù)發(fā)展過程中，工業(yè)企業(yè)對社會經(jīng)濟的發(fā)展起到了很大促進作用，在機械加工處理過程中，需要充分的利用當(dāng)前的高新技術(shù)，做好機械設(shè)備的超精密度和微型化處理，在發(fā)展過程中，能夠通過控制好機械行業(yè)發(fā)展決定因素，從而不斷的推動機械加工工程的發(fā)展，充分的利用超精密度設(shè)備和微型化設(shè)備進行有效的處理，促進我國機械行業(yè)的快速發(fā)展。

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