超精密微機械制造技術分析

張志華

摘 要：隨著我國經(jīng)濟快速的發(fā)展，航空航天事業(yè)、微機械加工業(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，在零件加工中應用了超精密微機械制造技術。文章在介紹超精密加工特點的基礎上，分析了超精密微機械制造技術。

關鍵詞：超精密加工；微機械；機械制造

前言

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

1 超精密加工的特點

超精密加工技術興起于20世紀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)達到了納米級。在超精密加工技術不斷發(fā)展完善的過程中，具備了越來越多的特點，具體說來，主要包含以下幾個方面：第一，“進化”加工原則，“進化”加工有兩種方式，一種是直接式，一種是間接式，在直接式進化加工中，所使用的設備及工具精度都比工件的精度低，經(jīng)過相應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化加工，而在間接式進化加工中，在直接式的基礎上進行，從而將第二代工作母機生產(chǎn)出來，之后，工件的加工借助母機來完成，在批量生產(chǎn)中，此種方式非常適合[1]；第二，微量切削機理，此種切削機理有別于傳統(tǒng)的切削機理，在進行切削工作時，在晶粒內(nèi)進行而且晶粒要比背吃刀量大；第三，廣泛的應用新方法，隨著工件加工技術的發(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)達到了極限，而超精密加工在應用了特種加工、復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，在進行加工時，工件的材料、加工方法、設備、工具、測試手段等都需要進行綜合的考慮，這樣才能保證工件加工的質(zhì)量，由此一來，工件加工的復雜程度就變得很高，加工難度也比較大，超精密加工技術中將這些因素綜合起來，形成了綜合制造工藝；第五，與高新技術產(chǎn)品緊密結(jié)合，超精密加工技術在加工的過程中，使用的設備價格都比較昂貴，因此，基本不會形成系列，通常是針對某一個特定的產(chǎn)品來進行設計，這就需要與高新技術產(chǎn)品緊密結(jié)合，提升設計的科學性，保證加工的質(zhì)量與精度；第六，與自動化技術聯(lián)系緊密，超精密加工技術在進行加工時，與自動化技術相結(jié)合，在控制、檢測等方面實現(xiàn)了自動化，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環(huán)節(jié)，具備關鍵性的作用，通常來說，在加工的工程中就實現(xiàn)了精密檢測，提升了加工與檢測的效率。

2 超精密微機械制造技術

2.1 微機械加工設備技術

對于超精密微機械制造技術，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。在微機械加工設備技術方面，國外的各國中，日本的技術水平是處于領先水平的，其所研制出來的超高精密微機械加工機床，實現(xiàn)了3D復雜自由曲面的加工，這樣一來，在超精密微機械工件切削加工中，面臨的難題便迎刃而解。除日本外，國外很多國家的微機械加工設備技術都已經(jīng)發(fā)展的比較好，比如德國，在微切銑削技術的研究方面，取得了比較大的進展，在淬火鋼、硬鋁材料的微型零件中，就可以利用此種技術進行切削，同時，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，在進行微小零件加工時，大型機械無法完成的事情就可以利用這個微小型的加工系統(tǒng)來完成。此外，德國還對單個零件的生產(chǎn)從經(jīng)濟性及生辰兩個方面進行了研究，從而研制出來小型化設備，在小批量零件生產(chǎn)中得到了很好地應用。

同國外相比，國內(nèi)的研究成果比較少，盡管如此，我國在微機械加工設備技術方面的研究好是取得了一定的效果。對于此項技術的研究，多是由我國的大學來進行，研究的主要方向便是微小制造系統(tǒng)以及微小切削技術，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)動數(shù)控銑床，在這個機床中，采用了直徑比較小的進口刀具，實現(xiàn)了微小切削[3]；而在北京理工大學的研究中，研制出了微小型的車銑加工系統(tǒng)，在進行微小型零件加工時，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，為超精密微機械制造技術的發(fā)展奠定了堅實的基礎。

2.2 微切削加工技術

在微切削加工技術中，不止加工零件、刀具要實現(xiàn)微小化，整個加工過程同樣需要實現(xiàn)微小化，這是微切削加工技術發(fā)展過程中所必須要解決的一個問題，基于此，在進行研究的過程中，要研究整個微切削過程，對微切削機理進行深入的理解并準確的把握，進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)設計的科學性，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]。實際上，切削形成的過程是一個動態(tài)的過程，而且具備非線性的特征，通過對這個過程科學的研究，可以有效地提升切削力預測的準確性。在微切削過程中，具備切削極限，如果切削的深度并未達到最小的切削極限，那么切削形成就會比較困難，因此，在切削時，要準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，為了準確的對其進行確定，就需要建立起相應的模型，要保證構建的模型適應每種零件材料。此外，刀具刃口、刀具變形、刀具磨損等因素也會對最小切削極限產(chǎn)生影響，在進行確定時，還需要綜合考慮這些方面的因素，以便于提升確定的準確性進而有效的提升微切削的有效性，促進切削形成。

3 結(jié)束語

在當前工業(yè)領域發(fā)展的過程中，超精密微機械制造技術是一項十分重要的技術。對于此項技術的研究，國內(nèi)外都十分的重視，均已經(jīng)研制出了相應的微機械制造設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，促進了工業(yè)領域的發(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械制造技術發(fā)展的方向，隨著該項加工技術不斷地發(fā)展完善，其將會具備非常廣闊的應用及發(fā)展前景。

參考文獻

[1]王麗濱，楊暢.淺談我國機械制造技術的現(xiàn)狀與未來[J].企業(yè)導報，2013（1）.

[2]黃慶林，張偉，張瑞江.現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術[J].科技創(chuàng)新與應用，2013（17）：33.

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

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