徐博釗,孫銘澤,陳宜磊

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

機(jī)械精密加工技術(shù)的現(xiàn)狀與應(yīng)用分析

徐博釗1,孫銘澤2,陳宜磊1

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

超精密加工就是在超精密機(jī)床設(shè)備上，利用零件與刀具之間產(chǎn)生的具有嚴(yán)格約束的相對(duì)運(yùn)動(dòng) ，對(duì)材料進(jìn)行微量切削，以獲得極高形狀精度和表面光潔度的加工過(guò)程。當(dāng)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(jī)床定位精度的分辨率和重復(fù)性高于0.01μm的加工技術(shù)，亦稱(chēng)之為亞微米級(jí)加工技術(shù)。

機(jī)械；精密加工；技術(shù)

1 精密成型加工的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)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(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家受到高度重視，并投入大量資金優(yōu)先發(fā)展。20世紀(jì)70年代美國(guó)空軍主持制訂“鍛造工藝現(xiàn)代化計(jì)劃”，目的是使鍛造這一重要工藝實(shí)現(xiàn)現(xiàn)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(guó)國(guó)防部提出了“軍用關(guān)鍵技術(shù)清單”，其中包含了等壓成型工藝、數(shù)控計(jì)算機(jī)控制旋壓、塑變和剪切成形機(jī)械、超塑成型/擴(kuò)散連接工藝、液壓延伸成型工藝等精密塑性成型工藝。國(guó)外近年來(lái)還發(fā)展了以航空航天產(chǎn)品為應(yīng)用對(duì)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(fù)雜結(jié)構(gòu)件強(qiáng)力旋壓成型工藝”、“難變形材料超塑成形工藝”、“先進(jìn)材料(如金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等)成形工藝”等。我國(guó)的超塑成形技術(shù)在航天航空及機(jī)械行業(yè)也有應(yīng)用，如航天工業(yè)中的衛(wèi)星部件、導(dǎo)彈和火箭氣瓶等，采用超塑成形法制造偵察衛(wèi)星的欽合金回收艙。與此同時(shí)，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(dá)0.3mm，形狀也較復(fù)雜。此外，國(guó)外已廣泛應(yīng)用精密模壓成形技術(shù)制造武器。常用的精密模壓成形技術(shù)，如閉塞式鍛造、采用分流原理的精密成形及等溫成形等國(guó)外已用于軍工生產(chǎn)。目前，精密模壓技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用還較少，精度也較差，國(guó)外精度為± 0.05～0.10mm，我國(guó)為±0.1～0.25mm。

2 熱處理和超精密加工的技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

特種熱處理工藝是國(guó)防工業(yè)系統(tǒng)關(guān)鍵制造技術(shù)之一。真空熱處理以其特有的無(wú)污梁、無(wú)氧化、工件變形小和適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于航空航天結(jié)構(gòu)件處理，如齒輪結(jié)構(gòu)件表面滲碳或滲氮，導(dǎo)彈和航天器各種合金或鋼件的去應(yīng)力、增強(qiáng)或增韌處理等。典型結(jié)構(gòu)如：儀表零件、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、燃料貯箱、發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等；美國(guó)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(jì)算機(jī)控制,目前已發(fā)展到真空化學(xué)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(shù)等。另外，激光熱處理技術(shù)在國(guó)外已廣泛用于航空、航天、電子、儀表等領(lǐng)域，如各種復(fù)雜表面件、微型構(gòu)件、需局部強(qiáng)化處理構(gòu)件、微型電子器件、大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)和修補(bǔ)、精密光學(xué)元件、精密測(cè)量元件等。

超精密加工是亞微米級(jí)和納米級(jí)精度的加工。實(shí)現(xiàn)這些加工所采取的工藝方法和技術(shù)措施，則稱(chēng)為超精加工技術(shù)。加之測(cè)量技術(shù)、環(huán)境保障和材料等問(wèn)題，人們把這種技術(shù)總稱(chēng)為超精工程。超精密加工主要包括三個(gè)領(lǐng)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(tǒng)和天體望遠(yuǎn)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(pán)的涂層表面加工和大規(guī)模集成電路基片的加工。

3 孔加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用

近年來(lái)，汽車(chē)、模具零部件、金屬加工大都采用以CNC機(jī)床為中心的生產(chǎn)形態(tài)，進(jìn)行孔加工時(shí)，也大都采用加工中心、CNC電加工機(jī)床等先進(jìn)設(shè)備，高速、高精度鉆削加工已提上議事日程。無(wú)論哪個(gè)領(lǐng)域的孔加工，實(shí)現(xiàn)高精度和高速化都是取得用戶(hù)訂單的重要競(jìng)爭(zhēng)手段。

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

隨著IT相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，近年來(lái)，光學(xué)和電子工業(yè)所用裝置的零部件產(chǎn)品的需求急速增長(zhǎng)，這種增長(zhǎng)刺激了微細(xì)形狀及高精度加工技術(shù)的迅速發(fā)展。其中，微細(xì)孔加工技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用尤其引人注目。微細(xì)孔加工早已在印刷電路板等加工中加以應(yīng)用，包括鋼材在內(nèi)的多種被加工材料，均可用鉆頭進(jìn)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(lái)完成。為了抑制毛刺的產(chǎn)生，許多研究者提出可采用超聲波振動(dòng)切削的方式。

我國(guó)目前正在探索應(yīng)用范圍廣而且工藝合理的超聲波振動(dòng)切削模式，其中包括研究機(jī)床的適應(yīng)特性等內(nèi)容。隨著這些問(wèn)題的順利解決，今后可望更好地實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的加工技術(shù)，加工精度會(huì)更高。

[1]闞盈,劉振剛.基于微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料精密加工過(guò)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(duì)稱(chēng)平衡調(diào)控建模及數(shù)值模擬[J].鍛壓技術(shù)，2014，(11).

[3]蔣紹松,吳運(yùn)新,龔海,鄭細(xì)昭,張濤.鋁合金厚板蛇形軋制溫度場(chǎng)非對(duì)稱(chēng)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(duì)力學(xué)性能的影響[J].上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào)，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(xué)本科，主要研究方向：車(chē)輛工程。