機械加工的超精密化和加工機械的微型化發(fā)展研究

錢雨豪

摘 要：現(xiàn)階段我國機械行業(yè)正處于高速發(fā)展時期，嚴格的操作程序和標準化的精度要求都被應(yīng)用于機械加工的過程中，并以此確保加工件在日常生活中的正常使用。超精細加工與加工機械的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與加工機械微型化進行研究與探討。

關(guān)鍵詞：機械加工技術(shù);超精密加工;機械微型化

一、引言

上世紀60年代初期，美國在用單刃金剛石車刀鏡面削鋁合金和無氧銅時，機械加工中的超密度化技術(shù)便開始興起，在近六十年的使用過程中此項技術(shù)在今天已取得了驚人的成就。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)。

二、超精密加工與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)

超精密加工技術(shù)主要應(yīng)用于機床的作業(yè)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，而且被廣泛地使用在商業(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)。

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。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)，嚴格保證鋁合金技工技術(shù)。

三、精密度加工與加工微型化研究

（一）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，利用金剛石進行工件切削流程?，F(xiàn)如今我國切削工藝已達納米級，納米級切削工藝能確保工件切削的完美程度。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行詳細了解，工件切削程序結(jié)束后進行打磨流程。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。

（二）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，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)嚴格按照相關(guān)流程進行操作，通過電子計算機設(shè)備嚴格控制工件研磨時間，研磨過程中應(yīng)對工件表面進行反復(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)對工件表面進行嚴格檢查，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。

四、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，因此在機械加工過程中微型化設(shè)備備受工業(yè)企業(yè)的青睞。

改型化設(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格的操作流程，當加工工藝達到納米技術(shù)時，就應(yīng)充分使用微型化技術(shù)進行微系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)。微型設(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。傳統(tǒng)小工件在切割工程中存在嚴重的尺寸誤差現(xiàn)象，并且在切割結(jié)束時不能有效地進行工件表面研磨工藝，而使用微型化設(shè)備可避免出現(xiàn)尺寸誤差的現(xiàn)象。在小工件研磨過程中，微型化設(shè)備可使工件表面達到平滑程度。

五、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)的快速發(fā)展。

參考文獻：

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