機械精密加工技術的現狀與應用分析

徐博釗,孫銘澤,陳宜磊

(1東北林業大學，黑龍江 哈爾濱 150040；2哈爾濱市第一中學，黑龍江 哈爾濱 150000)

機械精密加工技術的現狀與應用分析

徐博釗1,孫銘澤2,陳宜磊1

(1東北林業大學，黑龍江 哈爾濱 150040；2哈爾濱市第一中學，黑龍江 哈爾濱 150000)

超精密加工就是在超精密機床設備上，利用零件與刀具之間產生的具有嚴格約束的相對運動 ，對材料進行微量切削，以獲得極高形狀精度和表面光潔度的加工過程。當前的超精密加工是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度小于0.025μm，以及所用機床定位精度的分辨率和重復性高于0.01μm的加工技術，亦稱之為亞微米級加工技術。

機械；精密加工；技術

1 精密成型加工的發展現狀與應用

精密鑄造成形、精密模壓成形、塑性加工、薄板精密成形技術在工業發達國家受到高度重視，并投入大量資金優先發展。20世紀70年代美國空軍主持制訂“鍛造工藝現代化計劃”，目的是使鍛造這一重要工藝實現現代化，更多地使用CAD/CAM，使新鍛件的制造周期減少75%。1992年，美國國防部提出了“軍用關鍵技術清單”，其中包含了等壓成型工藝、數控計算機控制旋壓、塑變和剪切成形機械、超塑成型/擴散連接工藝、液壓延伸成型工藝等精密塑性成型工藝。國外近年來還發展了以航空航天產品為應用對象的“大型模鍛件的鍛造及葉片精鍛工藝”、“快速凝固粉末層壓工藝”、“大型復雜結構件強力旋壓成型工藝”、“難變形材料超塑成形工藝”、“先進材料(如金屬基復合材料、陶瓷基復合材料等)成形工藝”等。我國的超塑成形技術在航天航空及機械行業也有應用，如航天工業中的衛星部件、導彈和火箭氣瓶等，采用超塑成形法制造偵察衛星的欽合金回收艙。與此同時，還基本上掌握了鋅、銅、鋁、欽合金的超塑成形工藝，最小成形厚度可達0.3mm，形狀也較復雜。此外，國外已廣泛應用精密模壓成形技術制造武器。常用的精密模壓成形技術，如閉塞式鍛造、采用分流原理的精密成形及等溫成形等國外已用于軍工生產。目前，精密模壓技術在我國應用還較少，精度也較差，國外精度為± 0.05～0.10mm，我國為±0.1～0.25mm。

2 熱處理和超精密加工的技術應用與發展趨勢

特種熱處理工藝是國防工業系統關鍵制造技術之一。真空熱處理以其特有的無污梁、無氧化、工件變形小和適用范圍廣等優點，廣泛用于航空航天結構件處理，如齒輪結構件表面滲碳或滲氮，導彈和航天器各種合金或鋼件的去應力、增強或增韌處理等。典型結構如：儀表零件、傳動結構、燃料貯箱、發動機殼體等；美國熱處理爐約有50%以上為真空熱處理爐。真空熱處理爐已廣泛采用了計算機控制,目前已發展到真空化學熱處理和真空氣淬熱處理，包括高壓真空氣淬、高流率真空氣淬和高壓高流率真空氣淬技術等。另外，激光熱處理技術在國外已廣泛用于航空、航天、電子、儀表等領域，如各種復雜表面件、微型構件、需局部強化處理構件、微型電子器件、大規模集成電路的生產和修補、精密光學元件、精密測量元件等。

超精密加工是亞微米級和納米級精度的加工。實現這些加工所采取的工藝方法和技術措施，則稱為超精加工技術。加之測量技術、環境保障和材料等問題，人們把這種技術總稱為超精工程。超精密加工主要包括三個領域：超精密切削加工如金剛石刀具的超精密切削，可加工各種鏡面。它已成功地解決了用于激光核聚變系統和天體望遠鏡的大型拋物面鏡的加工，超精密磨削和研磨加工如高密度硬磁盤的涂層表面加工和大規模集成電路基片的加工。

3 孔加工技術的發展現狀及應用

近年來，汽車、模具零部件、金屬加工大都采用以CNC機床為中心的生產形態，進行孔加工時，也大都采用加工中心、CNC電加工機床等先進設備，高速、高精度鉆削加工已提上議事日程。無論哪個領域的孔加工，實現高精度和高速化都是取得用戶訂單的重要競爭手段。

近年來，隨著高速銑削的出現，以銑削刀具為中心的切削加工正在進入高速高精度化的加工時期。在孔加工作業中，目前仍大量使用高速鋼麻花鉆，但各企業之間在孔加工精度和加工效率方面已逐漸拉開了差距。高速切削鉆頭的材料以陶瓷涂層硬質合金為主，如MAZAK公司和森精機制作所在加工鑄鐵時，即采用了陶瓷涂層鉆頭。在加工鋁合金等有色材料時，可采用金剛石涂層硬質合金鉆頭、DLC涂層硬質合金鉆頭或帶金剛石燒結體刀齒的鉆頭。高速高精度孔加工除采用CNC切削方式對孔進行精密加工外，還可采用鏜削和鉸削等方式對孔進行高精度加工。隨著加工中心主軸的高速化，已可采用鏜削工具對孔進行高速精密加工。

隨著IT相關產業的發展，近年來，光學和電子工業所用裝置的零部件產品的需求急速增長，這種增長刺激了微細形狀及高精度加工技術的迅速發展。其中，微細孔加工技術的開發應用尤其引人注目。微細孔加工早已在印刷電路板等加工中加以應用，包括鋼材在內的多種被加工材料，均可用鉆頭進行小直徑加工。目前，小直徑孔加工中，利用鉆頭切削的直徑最小可至φ50μm左右。小于φ50μm的孔則多采用電加工來完成。為了抑制毛刺的產生，許多研究者提出可采用超聲波振動切削的方式。

我國目前正在探索應用范圍廣而且工藝合理的超聲波振動切削模式，其中包括研究機床的適應特性等內容。隨著這些問題的順利解決，今后可望更好地實現更加精細的加工技術，加工精度會更高。

[1]闞盈,劉振剛.基于微觀結構的復合材料精密加工過程模擬[J].稀有金屬，2011，（6）.

[2]馬立勇，劉義倫，付卓.熱軋鋁板帶橫向非對稱平衡調控建模及數值模擬[J].鍛壓技術，2014，(11).

[3]蔣紹松,吳運新,龔海,鄭細昭,張濤.鋁合金厚板蛇形軋制溫度場非對稱性研究[J].熱加工工藝，2015，(3).

[4]苗青.軋制Mg-3Al-1Zn合金微觀組織對力學性能的影響[J].上海電機學院學報，2014，(6).

An Analysis of the Status and Application of Mechanical Precision Machining Technology

XU Bo-zhao1，SUN Ming-zhe2,CHEN Yi-lei1
(1 Northeast Forestry University,Harbin,Heilongjiang 150040,China;2,Harbin No.1 Middle School,Harbin, Heilongjiang 150000,China)

Ultra precision machining is a machining process which makes use of the relative motion of strict constraints generated between parts and cutters to carry out micro-cutting on the materials to achieve high precision in shape and high smoothness in surface on ultra-precision machine tools.Ultra-precision machining current is a machining technology that the precision of size of the processed parts is higher than 0.1 microns,the surface roughness is less than 0.025 microns,and the resolution of t positioning accuracy of the machine tools and repeatability is higher than 0.01 mu m's,it is,also called sub-micron machining technology.

mechanery;precision machining;technology

F426.4

A

2095-980X（2015）04-0045-01

2015-02-15

徐博釗（1995-），男，黑龍江哈爾濱人，大學本科，主要研究方向：車輛工程。