現代先進制造中的超精密機械加工技術分析

鄧萬軍 周繼國

摘要：隨著社會的發展和工業技術水平的不斷進步，現代先進制造中的超精密機械加工技術應用愈發廣泛，在航空航天領域、醫療機械領域、精密鐘表領域等均發揮了巨大作用。筆者針對當前超精密機械加工技術的現狀進行了簡要闡述，針對超精密機械加工技術的組成進行了分析，研究了超精密機械加工配套設備需要具備的條件，并研究了超精密機械加工配套刀具及修整、環境因素等，最后給出了超精密機械加工技術未來的發展方向。本文的研究成果對于相關部門的管理及技術人員提高相關技術水平具有較好的參考意義。

關鍵詞：現代;先進制造;超精密;機械;加工

前言

現代先進制造技術對于提升機械加工的精密度起到了較好的推動作用，特別是在航空航天領域，如果能夠講機械加工精密度提升一倍，則配套的工具性能呈指數增長，在裝配要求較高的設備零件加工中體現更為明顯[1]-[3]。通過實施超精密機械加工技術，大幅提升了配套工具的表面光潔度，實現了裝配的精準度;提高了設備的使用壽命[4]-[6];同時也確保了零部件在相對運動過程中的磨損量降低到最少，提升設備運行的安全系數。

1、超精密機械加工技術的組成總體分析

1.1超精密機械切削加工技術分析

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

1.2超精密機械磨削加工技術分析

磨削不僅在常規機械加工中應用較多，在超精密機械加工中也必不可少。通過使用超精密機械磨削加工技術能夠生產出鏡面級別的零部件，同時確保零部件尺寸和配合。超精密機械磨削一般針對玻璃、陶瓷等零部件進行，超精密機械磨削過程中需要加強對振動的控制、溫度的控制、濕度的控制等，進而確保磨削脆性材料的精度。近年來發展的納米級超精密機械磨削技術能夠滿足高強度、高硬度的零件精準、優快加工。

1.3超精密機械能量新技術及顯微加工技術分析

超精密機械能量新技術主要對零部件表面進行能量處理，如激光噴射、電射流處理、化學氣相處理等，該技術在使用過程中也涉及到射線加工、電鑄等技術。顯微加工技術主要采用掃描顯微設備對設備進行掃描和光刻加工，該設備具有極其精細的光刀直徑，同時對于外部的電子干擾具有較強的抗干擾能力，設備運行成本較低，在國外已經得到了較為普遍的應用。

2、超精密機械加工配套設備研究分析

2.1超精密機械加工配套設備條件分析

超精密機械加工配套設備性能的好壞對于加工質量至關重要，也是實現超精密機械加工的前提條件，配套機床要求具有較高的強度、硬度、高穩定性和低變形度，通常采用陶瓷或者高硬度巖石為基座，主體轉動設備采用氣壓動力和液壓配合的方式，確保轉動精度。配套機床絲杠的進給量通常在微米級，主要通過陶瓷電機開關進行控制，配合具有高分辨度的數字口感那只伺服電機系統。

2.2超精密機械加工配套機床特點研究

超精密機械加工配套機床特點特點主要提現在以下幾個方面，首先是超精密機械加工配套機床通常與先進科學技術同步產生，為其專門加工特制零部件，其次是在超精密機械加工機床的安裝中采用模塊化、集成化的方式，確保了部裝件的準確定位。最后是超精密機械加工配套機床注重對溫度、濕度等外部環境的控制，通常采用液體冷卻、加工軸溫度恒定、保溫隔離等措施。

3、超精密機械加工配套刀具及修整分析

超精密機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，建立相關精密切削理論和切削特性的深入分析較為關鍵。當前金剛石刀具超精密加工的精度主要與刀刃的磨削質量有關，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。及時對刀具進行修整，采用超精細、超硬砂輪進行磨削，確保刀具的尺寸精度達到微米級。

4、超精密機械加工配套環境控制分析

在進行超精密機械加工過程中，對于環境的要求極其嚴格，而環境對于最終加工零部件的精度也會產生重大影響，通常在進行超精密機械加工的過程中要求環境溫度為恒溫、恒濕、無振動等。恒溫的目的主要是將零部件的熱應力變形控制在較小范圍內，在實際的應用中可采用透明密封罩隔離，對精密加工機械噴灑恒溫油的方式保持溫度。同時，采取灰塵凈化設備，將廠房內的干凈程度保持在要求范圍內。

5、超精密機械加工的未來發展方向分析

超精密機械加工技術經過多年發展，精度已經達到微米級甚至納米級，后續的重點攻關方向重點為理論研究，對精密加工的定量分析。一方面要發展更加精密、更加高效的大型加工設備，促進加工計量一體化設計，實現實時監控;另一方面要結合當前的計算機技術、數控技術將材料的加工均勻性、連續性水平進行提升，同時避免操作過程中的人為誤差的產生;最后是要與多學科進行結合，完善超精密機械加工理論。

6、結論

針對當前超精密機械加工技術的現狀進行了簡要闡述，針對超精密機械加工技術的組成進行了分析，研究了超精密機械加工配套設備要去具備的條件，并研究了超精密機械加工配套刀具及修整、環境因素等，最后給出了超精密機械加工技術未來的發展方向。本文的研究成果對于企業提高相關技術和水平具有較好的指導和參考作用。

參考文獻

[1]郭亞東.機械模具制造中數控加工技術的應用探討[J].內燃機與配件，2021（21）：76-77.

[2]曹振，陳啟.未來機械設計制造及其自動化的發展趨勢[J].內燃機與配件，2021（21）：174-175.

[3]陳啟，高飛.現代化機械設計制造工藝及精密加工技術探析[J].內燃機與配件，2021（21）：184-185.

[4]蔡麗娟，蔡佳麗.機械加工制造中自動化技術的運用試析[J].內燃機與配件，2021（21）：194-195.

[5]高飛，曹振.自動化焊接技術在機械制造中的應用策略[J].內燃機與配件，2021（21）：200-201.

[6]雷云進.機械自動化在汽車制造中的應用[J].內燃機與配件，2021（21）：204-205.

作者簡介：鄧萬軍，男，漢族，籍貫：四川大英縣，1976年2月出生，大學本科，工程師，主要研究方向：機加工工藝及模具夾具的設計技術。