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精密加工和超精密加工的六个主要特点是什么
- 2019-05-08 -

精密加工和超精密加工处于发展中,当前有以下几个特点。
      (1)形成了系统工程精密加工和超精密加工是一门多学科的综合高级技术,要达到高精度和高表面质量,不仅要考虑加工方法本身,而且涉及被加工材料、加工设备及工艺装备、检测方法、工作环境和人的技艺水平等。因此,孤立的加工方法是不能达到预定的效果的,必须有综合技术和条件的支持,从而形成了精密加工系统工程。精密加工技术与系统论、方法论、计算机技术、信息技术、传感器技术、数字控制技术的结合,更促成了精密加工系统工程的形成。在研究精密加工和超精密加工理论和表面形成机理、建立数学模型的同时,还要研究各项相关技术。
      (2)精密加工和超精密加工与微细加工和超细加工关系密切 微细加工和超微细加工是指制造微小尺寸零件和超微小尺寸零件的生产加工技术。微细加工和超微细加工的出现和发展与集成电路密切相关,集成电路要求在微小面积的半导体材料芯片上制造出更多的元件,形成各种复杂功能的电路。因此,单元芯片上的单元逻辑门电路数、单元芯片上的子元件数和最小线条宽度是集成电路集成度的标志,同时也表示了其制造难度和水平。表中列出了小、中、大、超大规模集成电路的参数与性能。
      微细加工与一般尺寸加工在概念和机理上是不同的,一般尺寸加工时,精度是用公差单位来表示的,公差=公差等级系数x公差单位,相同精度有相等的公差等级系数,但公差单位随基本尺寸的大小面不同,基本尺寸愈大,公差单位愈大,按基本尺寸的分段范围有不同的公式来计算。面微细加工时,由于加工尺寸很小,精度就用尺寸的绝对值来表示。因为从工件的角度来看,一般加工和微细加工的最大差别是切屑的大小(厚度)不同。微细加工时背吃刀量极小,切削在材料的晶体内部进行,切削去除量用“加工单位尺寸”或称“加工单位”来表示,加工单位”的大小代表了加工精度的水平,如分子级加工、原子级加工。微细加工与一般尺寸加工虽然在概念和机理上有所不同,但从加工技术上来看,微细加工主要是加工微小尺寸,而精密加工和超精密加工既加工大尺寸,也加工小尺寸,因此,微细加工是属于精密加工和超精密加工范畴。实际上,两者的许多加工方法都是相同的,只是加工对象有所不同而已。
      (3)精密加工和超精密加工与特种加工关系密切 特种加工是指利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子等能源来进行加工的非传统加工方法,近年来发展很快,不仅可以采取单独加工方法,更可采用复合加工方法,应用十分广泛。目前,许多精密加工和题精密加工方法采用了激光加工、离子束加工等特种加工工艺,开辟了精密加工和超精密加工的新途径,一些高硬度、脆性的难加工材料,如淬火钢、硬质合金、陶瓷、石英、金刚石等,一些刚度差、加工中易变形的零件,如薄壁零件、弹性零件等,在精密加工和超精密加工时,特种加工已是必要手段,甚至是唯一手段,形成了精密特种加工。
      当前,虽然传统加工方法仍占有较大的比例,是主要加工手段,应该重视并进一步发展,但由于特种加工的迅速兴起,不仅出现了许多新加工机理,而且出现了各种复合加工技术,它将几种加工方法融合在一起,发挥各自之所长,相辅相成,具有很大的潜力,可以提高加工精度、表面质量和效率,并且扩大了加工应用范围。
      (4)加工检测一体化 精密加工和超精密加工的加工精度和表面质量都很高,因此,一定要有相应的检测手段,才能说明是否达到技术要求。所以,在精密加工和超精密加工中,加工和检验都是难题,而且往往检测的难度更大,只有采用加工检测一体化的策略,在加工的同时考虑检测。从检测过程的同时来分析,检测可分为离线检测、在位检测和在线检测三大类。离线检测是指加工完成后,在检验室检测,因此,加工与检测是分离的,如果检测不合格,由于加工精度很高,一般很难返修。在位检测是指加工完成后,工件不卸下,在机床上进行检测,如果检侧不合格,可及时返修,不会产生返修时再次装夹造成的误差,但要考虑离线检测和在位检测由于检测环境的差异对检测结果的影响。在线检测是在加工的过程中进行实时检测,随时掌加工误差值及其发展趋势,并进行实时控制,是一种动态检测过程。
      误差补偿是提高加工精度的一个有效技术措施,可分为静态误差补偿和动态误差补偿两大类。静态误差补偿主要用来补偿工艺系统中的系统误差,如误差校正尺。动态误差补偿是加工过程中的实时补偿,可以补偿工艺系统中的随机误差和系统误差,动态误差补偿和在线检测是密切相关的。
      数控技术、计算机控制技术、传感器技术、微位移机构的发展,丰富了误差补偿方法,特别是使在线检测与动态误差补偿有了长足进步。在精密加工和超精密加工中,检测与误差补偿是加工检测一体化的重要举措。
      (5)精密加工和超精密加工与自动化技术联系密切 制造自动化是先进制造技术的重要组成部分,它的作用不仅是提高效率、提高劳动生产率、改善工作环境和工人劳动条件,而且是提高加工精度和表面质量、避免手工操作引起的人为误差、保证加工质量及其稳定性的意要举措。同时,它又是快速响应市场需求、缩短生产剩造周期的有力措施。精密加工和超精密加工要达到高质量,必须依靠自动化技术才能保证。如工艺过程优化与适应控制、检测与误差补偿,计算机控制等技术都是提高和保证加工质量的自动化技术。虽然精密加工和超精密加工的加工质量在当前仍靠工人的技艺来保证,如研磨、刮研等加工方法仍依赖于手工,但从发展的趋势来看,自动化技术代替手工的比例越来越大,加工效果也越来好。
      (6)精密加工和超精密加工的发展与产品需求联系紧密 精密加工和超精密加工由于在加工质量上要求高,技术上难度大,涉及面广,影响因素多,因此,往往投资很大,所以精密加工和超精密加工的发展与具体的产品需求关系密切。例如,美国加利福尼亚大学 Lawrence livemsr实验室和y12工厂在能源部支持下,于1989年联合研制成功的DM-3型超精密金刚石车床,就是针对了加工激光核聚变用的各种反射镜、大型天体望远镜的天线等,反映了航天技术的需求。我国在精密加工和超精密加工技术的发展上也是结合了航天、航空技术上的具体需求进行的。当前,精密机床、超精密机床的规格化、系列化远不及普通机床,品种也不够多,主要是由于在技术上推广不够,通用性不强,价格又十分昂贵,随著市场需求的扩大、产品质量的提高和精密加工技术的不断成熟,通用化、系列化的糖密加工和超精密加工设备一定会更为广泛地应用于生产实际中。

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