廣州市番禺區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)校 段 超

數(shù)控超精密加工精度控制研究

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隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)控超精密加工的精度要求越來(lái)越高，未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)的模式也在向著這個(gè)方向邁進(jìn)。因此提高數(shù)控加工精度，不僅是工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)發(fā)展焦點(diǎn)，也是社會(huì)的關(guān)注目標(biāo)。在這個(gè)背景下進(jìn)行技術(shù)的研發(fā)以及精度控制的研究，必須在現(xiàn)有的數(shù)控加工技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)不同精度的控制模式的優(yōu)劣進(jìn)行比對(duì)，從而讓得到未來(lái)發(fā)展的脈絡(luò)，為后續(xù)的工藝升級(jí)和加工設(shè)備的優(yōu)化提供參考資料。

超精密加工；模型要素；應(yīng)用分析

超精密加工體現(xiàn)了工業(yè)的實(shí)力，對(duì)于工業(yè)加工精度和穩(wěn)定性的研究一直是世界加工領(lǐng)域的難題。在這個(gè)問(wèn)題上，現(xiàn)階段的加工控制方式已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但是在影響因素和評(píng)價(jià)方法上，依然有很多應(yīng)用需要改進(jìn)和完善。

1.超精密加工以及研究的進(jìn)度

作為現(xiàn)代工業(yè)的核心追求 ，精密加工在國(guó)家科技能力的展現(xiàn)上是核心的內(nèi)容。在自動(dòng)化背景下進(jìn)行的超精密加工技術(shù)，始終是技術(shù)加工的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)問(wèn)題。數(shù)控超精密加工上，主要包含了軟件和硬件兩個(gè)方面的研究。后者的研究更加深入。在研究硬件的體系中，超精密加工的精度控制是多元化具體控制的阻礙。本文針對(duì)數(shù)控超精密加工作為研究的主要內(nèi)容，涉及到加工精度的未來(lái)技術(shù)的突破，為后續(xù)的實(shí)踐和科研提供理論和實(shí)踐的基礎(chǔ)[1]。

2.影響超精密加工的要素

精密加工時(shí)將物件的外部的尺寸和表面的光滑程度進(jìn)行精準(zhǔn)加工的技術(shù)。隨著設(shè)備的完善，當(dāng)今的數(shù)控精密加工的精度已經(jīng)達(dá)到了納米的級(jí)別，在加工領(lǐng)域被定位為超精密加工。從當(dāng)今的加工技術(shù)的水平所能達(dá)到的數(shù)字來(lái)看，超精密加工體系的最小操作層級(jí)已經(jīng)達(dá)到了1乘以10-1nm, 加工精度能夠滿足小院子金屬材料的精細(xì)加工的一切材料的要求。其表面的粗糙度的尺寸已經(jīng)合乎國(guó)際精密加工的精準(zhǔn)要求。

首先，在切削加工的階段，超精密的切削技術(shù)可以對(duì)很多超硬材料進(jìn)行加工，包括金剛石等，加工的表面的粗糙度可以達(dá)到了幾十納米。加工表面的精度在機(jī)械控制精度和材料加工之間，以及切削技術(shù)的選擇上具有很精密的水準(zhǔn)，并且能夠?qū)庸さ木芫犬a(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

第二，在精密磨削加工階段，利用細(xì)粒度和抄襲力度的固結(jié)磨料砂輪以及高性能的磨床上，將加工細(xì)度提高到超過(guò)0.1nm,取出磨床材料，達(dá)到加工表面粗糙度的加工方法，指數(shù)系數(shù)達(dá)到了機(jī)械結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到了最大的加工精度。

不同的精度控制模式相對(duì)于加工精度和表面粗糙度，產(chǎn)生的精度范圍是不同的，通過(guò)排序，得到的精度從12nm到30nm不等，最佳精度可以達(dá)到原子級(jí)，精度和控制模式上表現(xiàn)的更加穩(wěn)定，精度最高的磨削方式在穩(wěn)定性上的表現(xiàn)從24到30，出入很大[2]。

第三，使用微細(xì)魔力的機(jī)械作用和化學(xué)作用，超精密拋光加工階段的工具被放置在電磁場(chǎng)的狀態(tài)下，通過(guò)減少加工變質(zhì)層，獲得光滑或者超光滑的表面，利用微細(xì)磨里粒的高表面質(zhì)量的加工方法，獲得軟質(zhì)拋光工具以及化學(xué)液。

3.超精密加工精度的控制以及對(duì)比

不同加工模式對(duì)精密度的影響

為了達(dá)到工業(yè)進(jìn)程需要的精度，現(xiàn)階段的對(duì)于超精細(xì)加工的水平的要求達(dá)到了極限，這種加工精度除了保證設(shè)備的穩(wěn)定性以及精密度之外，還要保證材料的屬性能夠達(dá)到原子水平的加工量級(jí)，針對(duì)超精密加工的穩(wěn)定性以及工業(yè)指向性，多元化的超精密加工手段被選取了出來(lái)，多種數(shù)控超精密加工途徑和方法，針對(duì)不同工業(yè)目的，進(jìn)行了多種加工精度的研究。具體的研究成果如下：

根據(jù)分析，精度控制體系中，加工的穩(wěn)定性和精度作為重要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在不同加工方式中進(jìn)行著多平行指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，給具體的工藝選擇提供了可靠的表現(xiàn)形式。作為正數(shù)權(quán)重系數(shù)的均值，為指標(biāo)的總量提供權(quán)重指標(biāo)[3]。

4.對(duì)數(shù)控精度控制體系改進(jìn)方案應(yīng)用

由于加工精度和表面的質(zhì)量對(duì)于精度的影響較大，因此，根據(jù)對(duì)數(shù)控精密控制體系的了解，在改造上可以先對(duì)局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，提高加工精度，降低數(shù)控精度控制的不穩(wěn)定因素。

首先是考慮運(yùn)轉(zhuǎn)的震動(dòng)因素，對(duì)精密鏜進(jìn)行高速的切削和加工，轉(zhuǎn)速不低于3000轉(zhuǎn)每分鐘的前提下，精密電主軸的回轉(zhuǎn)速度會(huì)加速，這樣，輕微的震動(dòng)可能對(duì)孔的表面粗糙度會(huì)有所影響。在鏜桿的設(shè)計(jì)技術(shù)上要求較高，應(yīng)該將鏜桿的外圓進(jìn)行磨削和加工后，將形位進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)喜愛(ài)的平衡，減少震動(dòng)，然后將鏜桿保持在穩(wěn)定和強(qiáng)熱化的熱處理的技術(shù)實(shí)施，提高鏜桿的強(qiáng)度和剛性，減少鏜桿的受力和變形，降低孔的表面的粗糙度。

經(jīng)過(guò)加工后的測(cè)量，按照?qǐng)D紙的技術(shù)要求，利用動(dòng)平衡儀進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)震動(dòng)的誤差后，將精密鏜床的結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，具體的數(shù)量和質(zhì)量要根據(jù)軸運(yùn)轉(zhuǎn)后振動(dòng)的實(shí)際的能力給予減振，然后在結(jié)構(gòu)的部分給予外部沖擊消振器。另外對(duì)于絲杠傳動(dòng)的改進(jìn)，要考慮絲杠的運(yùn)行的穩(wěn)定性。對(duì)零件的加工精度和鏜床的裝配精度要搞，滿足絲杠傳動(dòng)的精度要求，操作要精確掌握絲杠螺母的座位的高低，保證絲杠系統(tǒng)的傳統(tǒng)的順暢，不會(huì)由于震動(dòng)產(chǎn)生滑臺(tái)運(yùn)行的不穩(wěn)定。

改進(jìn)后對(duì)平面和螺絲與鏜床的連接經(jīng)過(guò)點(diǎn)接觸，形成了平面，平面與鏈接體的垂直度以及中心高利用螺絲調(diào)節(jié)，達(dá)到一個(gè)最佳的狀態(tài)，將螺絲擰緊以后，根據(jù)螺絲釘?shù)拇笮〉牟煌?，是的扭矩在受力均勻的情況下實(shí)現(xiàn)半自由，通過(guò)改造，消除了絲杠傳動(dòng)的過(guò)定位的情況，將結(jié)構(gòu)予以了優(yōu)化，調(diào)整起來(lái)更加簡(jiǎn)單和方便。

5.結(jié)語(yǔ)

數(shù)控超精密加工的精度控制體系，按照加工精度的分布以及形體的影響節(jié)點(diǎn)，不同的工段和方式經(jīng)過(guò)分類(lèi)和總結(jié)后，格局加工的精度特征，結(jié)合TOPSIS模型進(jìn)行了非球面的磨削控制質(zhì)量的評(píng)價(jià)，具有工程實(shí)踐價(jià)值。在后續(xù)的實(shí)踐和可研中，應(yīng)該通過(guò)研究，繼續(xù)向著相關(guān)的體系進(jìn)行技術(shù)突破，為日后的工藝提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。

[1]程艷．?dāng)?shù)控超精密加工精度控制研究[J]．湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,25(2):157-158．

[2]程艷．?dāng)?shù)控超精密加工精度控制研究[J]．湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,24(4):148-149．

[3]王麗潔,吳東．微型五軸聯(lián)動(dòng)精密數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)與研究[C]．//第六屆數(shù)控機(jī)床與自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)家論壇論文集．2015:30-33．