現(xiàn)代先進(jìn)制造中的超精密機(jī)械加工技術(shù)分析

鄧萬軍 周繼國(guó)

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展和工業(yè)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代先進(jìn)制造中的超精密機(jī)械加工技術(shù)應(yīng)用愈發(fā)廣泛，在航空航天領(lǐng)域、醫(yī)療機(jī)械領(lǐng)域、精密鐘表領(lǐng)域等均發(fā)揮了巨大作用。筆者針對(duì)當(dāng)前超精密機(jī)械加工技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，針對(duì)超精密機(jī)械加工技術(shù)的組成進(jìn)行了分析，研究了超精密機(jī)械加工配套設(shè)備需要具備的條件，并研究了超精密機(jī)械加工配套刀具及修整、環(huán)境因素等，最后給出了超精密機(jī)械加工技術(shù)未來的發(fā)展方向。本文的研究成果對(duì)于相關(guān)部門的管理及技術(shù)人員提高相關(guān)技術(shù)水平具有較好的參考意義。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代;先進(jìn)制造;超精密;機(jī)械;加工

前言

現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)于提升機(jī)械加工的精密度起到了較好的推動(dòng)作用，特別是在航空航天領(lǐng)域，如果能夠講機(jī)械加工精密度提升一倍，則配套的工具性能呈指數(shù)增長(zhǎng)，在裝配要求較高的設(shè)備零件加工中體現(xiàn)更為明顯[1]-[3]。通過實(shí)施超精密機(jī)械加工技術(shù)，大幅提升了配套工具的表面光潔度，實(shí)現(xiàn)了裝配的精準(zhǔn)度;提高了設(shè)備的使用壽命[4]-[6];同時(shí)也確保了零部件在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中的磨損量降低到最少，提升設(shè)備運(yùn)行的安全系數(shù)。

1、超精密機(jī)械加工技術(shù)的組成總體分析

1.1超精密機(jī)械切削加工技術(shù)分析

超精密機(jī)械切削加工技術(shù)是最基本、最基礎(chǔ)的組成部分，該技術(shù)在應(yīng)用過程中主要采用金剛石材質(zhì)的切削刀具，該刀具能夠極大提升加工零部件的表面粗糙度，特別是對(duì)于采用氣密封的軸類零部件，筒狀零部件等效果更佳。在進(jìn)行切削加工過程中通過激光檢測(cè)確保零部件的加工尺寸，切削機(jī)床本身采用恒溫恒濕控制技術(shù)，避免了零部件表面切削過程中的氧化現(xiàn)象發(fā)生。

1.2超精密機(jī)械磨削加工技術(shù)分析

磨削不僅在常規(guī)機(jī)械加工中應(yīng)用較多，在超精密機(jī)械加工中也必不可少。通過使用超精密機(jī)械磨削加工技術(shù)能夠生產(chǎn)出鏡面級(jí)別的零部件，同時(shí)確保零部件尺寸和配合。超精密機(jī)械磨削一般針對(duì)玻璃、陶瓷等零部件進(jìn)行，超精密機(jī)械磨削過程中需要加強(qiáng)對(duì)振動(dòng)的控制、溫度的控制、濕度的控制等，進(jìn)而確保磨削脆性材料的精度。近年來發(fā)展的納米級(jí)超精密機(jī)械磨削技術(shù)能夠滿足高強(qiáng)度、高硬度的零件精準(zhǔn)、優(yōu)快加工。

1.3超精密機(jī)械能量新技術(shù)及顯微加工技術(shù)分析

超精密機(jī)械能量新技術(shù)主要對(duì)零部件表面進(jìn)行能量處理，如激光噴射、電射流處理、化學(xué)氣相處理等，該技術(shù)在使用過程中也涉及到射線加工、電鑄等技術(shù)。顯微加工技術(shù)主要采用掃描顯微設(shè)備對(duì)設(shè)備進(jìn)行掃描和光刻加工，該設(shè)備具有極其精細(xì)的光刀直徑，同時(shí)對(duì)于外部的電子干擾具有較強(qiáng)的抗干擾能力，設(shè)備運(yùn)行成本較低，在國(guó)外已經(jīng)得到了較為普遍的應(yīng)用。

2、超精密機(jī)械加工配套設(shè)備研究分析

2.1超精密機(jī)械加工配套設(shè)備條件分析

超精密機(jī)械加工配套設(shè)備性能的好壞對(duì)于加工質(zhì)量至關(guān)重要，也是實(shí)現(xiàn)超精密機(jī)械加工的前提條件，配套機(jī)床要求具有較高的強(qiáng)度、硬度、高穩(wěn)定性和低變形度，通常采用陶瓷或者高硬度巖石為基座，主體轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備采用氣壓動(dòng)力和液壓配合的方式，確保轉(zhuǎn)動(dòng)精度。配套機(jī)床絲杠的進(jìn)給量通常在微米級(jí)，主要通過陶瓷電機(jī)開關(guān)進(jìn)行控制，配合具有高分辨度的數(shù)字口感那只伺服電機(jī)系統(tǒng)。

2.2超精密機(jī)械加工配套機(jī)床特點(diǎn)研究

超精密機(jī)械加工配套機(jī)床特點(diǎn)特點(diǎn)主要提現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，首先是超精密機(jī)械加工配套機(jī)床通常與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)同步產(chǎn)生，為其專門加工特制零部件，其次是在超精密機(jī)械加工機(jī)床的安裝中采用模塊化、集成化的方式，確保了部裝件的準(zhǔn)確定位。最后是超精密機(jī)械加工配套機(jī)床注重對(duì)溫度、濕度等外部環(huán)境的控制，通常采用液體冷卻、加工軸溫度恒定、保溫隔離等措施。

3、超精密機(jī)械加工配套刀具及修整分析

超精密機(jī)械加工的配套刀具能夠確保切削的精度，常用的金剛石刀具在使用過程中較為廣泛，建立相關(guān)精密切削理論和切削特性的深入分析較為關(guān)鍵。當(dāng)前金剛石刀具超精密加工的精度主要與刀刃的磨削質(zhì)量有關(guān)，為此需要提升金剛石刀具的磨削圓弧半徑精度，提升超精密加工效果。及時(shí)對(duì)刀具進(jìn)行修整，采用超精細(xì)、超硬砂輪進(jìn)行磨削，確保刀具的尺寸精度達(dá)到微米級(jí)。

4、超精密機(jī)械加工配套環(huán)境控制分析

在進(jìn)行超精密機(jī)械加工過程中，對(duì)于環(huán)境的要求極其嚴(yán)格，而環(huán)境對(duì)于最終加工零部件的精度也會(huì)產(chǎn)生重大影響，通常在進(jìn)行超精密機(jī)械加工的過程中要求環(huán)境溫度為恒溫、恒濕、無振動(dòng)等。恒溫的目的主要是將零部件的熱應(yīng)力變形控制在較小范圍內(nèi)，在實(shí)際的應(yīng)用中可采用透明密封罩隔離，對(duì)精密加工機(jī)械噴灑恒溫油的方式保持溫度。同時(shí)，采取灰塵凈化設(shè)備，將廠房?jī)?nèi)的干凈程度保持在要求范圍內(nèi)。

5、超精密機(jī)械加工的未來發(fā)展方向分析

超精密機(jī)械加工技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，精度已經(jīng)達(dá)到微米級(jí)甚至納米級(jí)，后續(xù)的重點(diǎn)攻關(guān)方向重點(diǎn)為理論研究，對(duì)精密加工的定量分析。一方面要發(fā)展更加精密、更加高效的大型加工設(shè)備，促進(jìn)加工計(jì)量一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控;另一方面要結(jié)合當(dāng)前的計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)將材料的加工均勻性、連續(xù)性水平進(jìn)行提升，同時(shí)避免操作過程中的人為誤差的產(chǎn)生;最后是要與多學(xué)科進(jìn)行結(jié)合，完善超精密機(jī)械加工理論。

6、結(jié)論

針對(duì)當(dāng)前超精密機(jī)械加工技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，針對(duì)超精密機(jī)械加工技術(shù)的組成進(jìn)行了分析，研究了超精密機(jī)械加工配套設(shè)備要去具備的條件，并研究了超精密機(jī)械加工配套刀具及修整、環(huán)境因素等，最后給出了超精密機(jī)械加工技術(shù)未來的發(fā)展方向。本文的研究成果對(duì)于企業(yè)提高相關(guān)技術(shù)和水平具有較好的指導(dǎo)和參考作用。

參考文獻(xiàn)

[1]郭亞東.機(jī)械模具制造中數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用探討[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（21）：76-77.

[2]曹振，陳啟.未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（21）：174-175.

[3]陳啟，高飛.現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)探析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（21）：184-185.

[4]蔡麗娟，蔡佳麗.機(jī)械加工制造中自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用試析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（21）：194-195.

[5]高飛，曹振.自動(dòng)化焊接技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用策略[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（21）：200-201.

[6]雷云進(jìn).機(jī)械自動(dòng)化在汽車制造中的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（21）：204-205.

作者簡(jiǎn)介：鄧萬軍，男，漢族，籍貫：四川大英縣，1976年2月出生，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：機(jī)加工工藝及模具夾具的設(shè)計(jì)技術(shù)。