超精密機(jī)械切削與傳統(tǒng)機(jī)械切削的不同特點(diǎn)研究

孫坤鵬

【摘 要】 相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械切削，超精密機(jī)械切削工藝優(yōu)勢(shì)更多，多應(yīng)用在電子、硅晶、航天、光學(xué)設(shè)備、集成電路、電子芯片、投影儀等行業(yè)中。此外，在也應(yīng)用在醫(yī)療技術(shù)研究中也有應(yīng)用，例如：牙齒、骨骼等器官研究。超精密機(jī)械切削系統(tǒng)在光學(xué)原件中也有著較大優(yōu)勢(shì)。鑒于此，筆者結(jié)合超精密精密切削與傳統(tǒng)機(jī)械切削特征進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】 超精密機(jī)械切削 傳統(tǒng)機(jī)械切削 工藝特點(diǎn)分析

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步與發(fā)展，一些航天設(shè)備、激光、集成電路、核能等現(xiàn)代設(shè)備得到關(guān)注與應(yīng)用。傳統(tǒng)機(jī)械切削形式已經(jīng)無法達(dá)到現(xiàn)代化設(shè)備要求。超精密切削的出現(xiàn)，成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主流導(dǎo)向。

一、不同機(jī)械切削工藝對(duì)比

現(xiàn)代化發(fā)展要求下，對(duì)機(jī)械加工精細(xì)化程度提出了較高要求。而超精密機(jī)械切削與傳統(tǒng)機(jī)械切削有了較大差別，其根本差別是相同環(huán)境下，超精密切削設(shè)備精細(xì)度優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)械切削。對(duì)此，筆者結(jié)合對(duì)二者不同進(jìn)行分析。

（一）精細(xì)度比較。上世紀(jì)50年代，超精密機(jī)械切削精細(xì)度在10mm，將其應(yīng)用在航天設(shè)備而發(fā)明的金剛石刀具超精密切削。而傳統(tǒng)超精密切削無法達(dá)到10mm，即：傳統(tǒng)機(jī)械切削精細(xì)度不及超精密機(jī)械切削精細(xì)。

（二）生產(chǎn)時(shí)間。由于需要確保精準(zhǔn)性，所以超精密機(jī)械切削生產(chǎn)加工時(shí)間較長(zhǎng)。不過，伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在生產(chǎn)加工時(shí)間上有了變化，縮減了生產(chǎn)加工時(shí)間。因此，超精密機(jī)械切削高于傳統(tǒng)機(jī)械切削。

（三）生產(chǎn)工具。現(xiàn)階段，超精密機(jī)械切削多選擇金剛石砂輪，根據(jù)電解磁力研磨等形式作為機(jī)械切削方式。超精密機(jī)械切削要求工具類型嚴(yán)格，傳統(tǒng)機(jī)械切削工具類型較多，機(jī)械切削形式較多。所以，傳統(tǒng)機(jī)械切削對(duì)工具要求較低。

二、超精密機(jī)械切削優(yōu)點(diǎn)分析

（一）精細(xì)度高，滿足精密構(gòu)件加工要求。現(xiàn)代化發(fā)展下，超精密機(jī)械切削的出現(xiàn)更好的滿足了精密構(gòu)件要求。因此，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械切削，超精密構(gòu)件具有精細(xì)度高、粗糙度低優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)機(jī)械切削適合常規(guī)構(gòu)件加工，無法滿足準(zhǔn)確性、粗糙性要求。（二）準(zhǔn)確性較高。工業(yè)生產(chǎn)中，在劣質(zhì)品達(dá)到一定規(guī)模后，制造業(yè)、工業(yè)將面臨諸多問題。劣質(zhì)品在審核后不可進(jìn)入市場(chǎng)。傳統(tǒng)機(jī)械切削因?yàn)闇?zhǔn)確性較低，使得不合格率較高。而超精密機(jī)械切削因?yàn)闇?zhǔn)確性高，其合格率較高，降低工業(yè)制造劣質(zhì)品率。此外，使用超精密機(jī)械切削在一定程度上也保證了商品質(zhì)量。（三）節(jié)約空間。一代微機(jī)占據(jù)的空間較大，約占據(jù)一個(gè)房間空間大小容納處理設(shè)備。伴隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，筆記本的出現(xiàn)為人們應(yīng)用、攜帶提供了便利條件，較大規(guī)模集成設(shè)備趨向了功能化與實(shí)用性。同時(shí)，在占據(jù)空間上也有了明顯變化，超精密機(jī)械切削的高準(zhǔn)確性，發(fā)揮了重要影響。因?yàn)檩^高精確性才能在較小空間中生產(chǎn)一些繁雜線路東西，這也是傳統(tǒng)精密切削所不及的。若當(dāng)前仍然應(yīng)用傳播精密切削，其電腦的推廣與應(yīng)用將受到影響。

三、超精密機(jī)械切削運(yùn)用

上世紀(jì)50--80年代，國(guó)外為推動(dòng)航天事業(yè)發(fā)展與國(guó)防設(shè)備進(jìn)而研發(fā)出超精密機(jī)械切削。現(xiàn)階段，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，超精密機(jī)械切削得到了推廣與應(yīng)用，逐漸深入到人們生活中。

（一）航天設(shè)備。眾所周知，宇宙飛船組織結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在實(shí)際生產(chǎn)制造時(shí)需要超精密機(jī)械切削的應(yīng)用。比如：通過超精密機(jī)械切削進(jìn)行航天設(shè)備構(gòu)件切割，進(jìn)而確保各構(gòu)件封閉；全密封條件對(duì)航天員生命健康有著密切關(guān)系。另一方面，航天系統(tǒng)中的飛行器、控制設(shè)備要求構(gòu)件準(zhǔn)確性極高，要求超精密機(jī)械切削展開芯片集成、電路精準(zhǔn)的潛入等精準(zhǔn)工程。基于這一條件下，國(guó)外航空航天局NASA在分析相對(duì)論階段，引力探測(cè)器的石英轉(zhuǎn)子的真球度在7.5nm，表示陀螺準(zhǔn)確性在0.001“/a。這一點(diǎn)也是傳統(tǒng)機(jī)械切削不及的，超精密機(jī)械切削較為復(fù)雜、具有一定難度。

（二）電子設(shè)備。伴隨著集成電路一些小體積、高功能構(gòu)件的出現(xiàn)，對(duì)超精密機(jī)械切削提出了較高要求；主要因?yàn)榫珳?zhǔn)性要求嚴(yán)格。基于體積上分析，現(xiàn)代微機(jī)體積較小使得超精密機(jī)械切削得到了重視，能夠在相同芯片范圍錄入較多內(nèi)容。這樣一來，不僅擴(kuò)大了芯片粗糙度，同時(shí)使芯片信息資源更多。另一方面，當(dāng)前人們使用的電子設(shè)備、照相機(jī)等精密設(shè)備全部要依靠超精密機(jī)械切削進(jìn)行構(gòu)件加工。

硅晶片生產(chǎn)也要通過超精密機(jī)械切削技術(shù)。第一，大自然中搜集多晶體硅。第二，對(duì)其拉抻、檢驗(yàn)、切掉多余環(huán)節(jié)、研磨等。經(jīng)過一系列加工，才可以確保硅晶片滿足市場(chǎng)要求。超精密切割生產(chǎn)中，切割技術(shù)是其重點(diǎn)環(huán)節(jié)，首要環(huán)節(jié)是硅晶片打磨。當(dāng)打磨有基本模樣后使用超精密機(jī)械切削精細(xì)化打磨，其中包含硅晶片外形的二次生產(chǎn)與表層加工。最后，進(jìn)行硅晶片化學(xué)拋光、電路生成等。第三，使用超精密機(jī)械切削構(gòu)件進(jìn)行在硅晶片背面切割，分為不同細(xì)小單元。在硅晶片生產(chǎn)過程中，超精密設(shè)備發(fā)揮著重要影響；若選擇傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備，則無法滿足精細(xì)度要求。

（三）實(shí)際生活中的運(yùn)用。現(xiàn)階段，生活中超精密機(jī)械切削得到了廣泛運(yùn)用，例如：光學(xué)設(shè)備、攝像機(jī)、汽車、投影設(shè)備等全部有超精密機(jī)械切削的應(yīng)用。其設(shè)備的應(yīng)用不只對(duì)上述產(chǎn)品達(dá)到性能提高效果，多數(shù)條件下產(chǎn)品生產(chǎn)與加工需要依靠超精密機(jī)械切削。在磁盤與磁頭加工時(shí)，發(fā)達(dá)國(guó)家能夠?qū)?zhǔn)確度保持在1mm。另一方面，在醫(yī)療研究中也有所應(yīng)用，因?yàn)樵卺t(yī)療研究中對(duì)整潔度、準(zhǔn)確性有嚴(yán)格要求。而只有超精密機(jī)械切削能夠滿足要求，在產(chǎn)業(yè)研究中具有重要影響。此外，泳衣生產(chǎn)中，通過超精密機(jī)械切削設(shè)備能夠進(jìn)行微型結(jié)構(gòu)改變，更加適合人們游泳。

結(jié) 語

綜合分析，傳統(tǒng)機(jī)械切削與超精密機(jī)械切削相比，超精密機(jī)械切削準(zhǔn)確性更高，得到了較多關(guān)注與推廣應(yīng)用。現(xiàn)階段伴隨著現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)步，超精密機(jī)械切削提高了精準(zhǔn)性，例如：航天、國(guó)防、集成電路等，應(yīng)用效果顯著。

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