精密超精密機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展趨勢。

      所謂超精密加工技術(shù)基礎(chǔ)理論，是指在了解并掌握超精密加工過程的基本規(guī)律和現(xiàn)象的描述后才能駕馭這過程，取得預(yù)期結(jié)果。例如上世紀(jì)90年代初，日本學(xué)者用金剛石車刀在LLNL的DTM3上加工出最薄的連續(xù)切屑的照片，當(dāng)時(shí)認(rèn)為達(dá)到了1nm的切削厚度，已成為世界最高水平，并至今無人突破（如圖4）。那么超精密切削極限尺度是多少材料此時(shí)是如何去除的，此外超精密加工工藝系統(tǒng)在力熱電磁氣等多物理量/。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，分子動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)從20世紀(jì)90年代開始在物理化學(xué)材料學(xué)摩擦學(xué)等領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用，美國日本等國首先應(yīng)用該技術(shù)研究納米級(jí)機(jī)械加工過程，國內(nèi)從21世紀(jì)初在些高校開始應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)對(duì)納米切削及磨削過程進(jìn)行研究，可描述原子尺寸瞬態(tài)的切削過程，在定程度上反映了材料的微觀去除機(jī)理，但這切還有待于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 鈦合金是航空最常用的材料之，氫作為有害雜質(zhì)元素對(duì)鈦合金的使用性能有極其不利的影響，如會(huì)引起鈦合金氫脆應(yīng)力腐蝕及延遲斷裂等，但是近年來研究表明通過合理有效地控制滲氫相變及除氫等過程，獲得鈦合金組織結(jié)構(gòu)的變化，從而可以改善其加工性能，提高加工表面質(zhì)量和效率。同樣通常認(rèn)為黑色金屬是無法利用天然金剛石進(jìn)行超精密切削加工的，多年來也直在進(jìn)行各種工藝研究，如利用低溫流體（液氮或氧化碳）冷卻切削進(jìn)行低溫冷卻車削采用超聲振動(dòng)切削黑色金屬采用金剛石涂層刀具等，采用離子滲氮和氣體滲氮工藝對(duì)模具鋼進(jìn)行處理，但上述方法到目前為止還無法工程化應(yīng)用。近年來通過離子注入輔助方式改變被加工材料表層的可加工性能，實(shí)現(xiàn)硅等硬脆材料復(fù)雜形狀的高效超精密切削。 抗疲勞制造技術(shù)的發(fā)展為超精密加工技術(shù)提出了新的發(fā)展方向，超硬材料的精密加工工藝要求控制表層及亞表層的損傷及組織結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)等參數(shù)，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承材料M50NiL表面處理后硬度超過了HRC70。隨著單晶渦輪葉盤和單晶渦輪葉片在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用，要求被加工材料沒有重融層和變質(zhì)層，從而對(duì)精密加工工藝提出了新要求。隨著導(dǎo)彈馬赫數(shù)的增加，要求頭罩材料的抗耐磨性提高，已從紅外材料向藍(lán)寶石材料頭罩乃至金剛石材料發(fā)展，形狀也從球形向非球面乃至自由曲面發(fā)展，對(duì)超精密加工設(shè)備工藝及檢測技術(shù)提出了新的要求。 微結(jié)構(gòu)功能表面具有特定的拓?fù)湫螤睿Y(jié)構(gòu)尺寸般為10~100μm，面形精度小于0.1μm，其表面微結(jié)構(gòu)具有紋理結(jié)構(gòu)規(guī)則高深寬比幾何特性確定等特點(diǎn)，如凹槽陣列微透鏡陣列金字塔陣列結(jié)構(gòu)等，這些表面微結(jié)構(gòu)使得元件具有某些特定的功能，可以傳遞材料的物理化學(xué)性能等，如粘附性摩擦性潤滑性耐磨損性，或者具備特定的光學(xué)性能等。例如在航空航天飛行器宏觀表面加工出微納結(jié)構(gòu)形成功能性表面，不僅可以減小飛行器的風(fēng)阻摩阻，減小摩擦，還可以避免結(jié)冰層形成，提高空氣動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)功能，從而達(dá)到增速增程降噪等目的，同時(shí)表面特定的微結(jié)構(gòu)特征還能起到隱身功能，增強(qiáng)突防能力。在民用方面最典型的例子是游泳運(yùn)動(dòng)員的泳衣表面增加了些微結(jié)構(gòu)，俗稱鯊魚皮泳衣，結(jié)果使運(yùn)動(dòng)員的成績有了大幅度的提高，使國際泳聯(lián)不得不禁止使用這種高科技的泳衣。此外微結(jié)構(gòu)功能表面在光學(xué)系統(tǒng)顯示設(shè)備聚光光伏產(chǎn)業(yè)交通標(biāo)志標(biāo)牌照明等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，如LCD顯示器的背光模組的各種光學(xué)膜片，背光模組關(guān)鍵件—導(dǎo)光板擴(kuò)散板增光膜等，聚光光伏太陽能CPV系統(tǒng)的菲涅爾透鏡，道路標(biāo)示用微結(jié)構(gòu)光學(xué)膜片新代LED照明用高效配光結(jié)構(gòu)等。 在未來零部件設(shè)計(jì)與制造將會(huì)增加項(xiàng)功能表面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造，通過在零件表面設(shè)計(jì)和加工不同形狀的微結(jié)構(gòu)，從而提高零部件力學(xué)光學(xué)電磁學(xué)升學(xué)等功能，這將是微納制造的重要應(yīng)用領(lǐng)域，2006年成立的國際納米制造學(xué)會(huì)經(jīng)專家討論并認(rèn)同，納米制造中的核心技術(shù)將從目前以MEMS技術(shù)逐步轉(zhuǎn)向超精密加工技術(shù)。超精密加工技術(shù)從發(fā)展之初是為了保證些關(guān)鍵零部件的最終精度，所以當(dāng)初并不是以加工效率為目標(biāo)，更多關(guān)注的是精度和表面質(zhì)量，例如些光學(xué)元件最初的加工周期是以“年”為加工周期。但是隨著零件尺寸的進(jìn)步加工增大和數(shù)量的增多，目前對(duì)超精密加工的效率也提出了要求。例如為了不斷提高觀察天體范圍和清晰度，需不斷加大天文望遠(yuǎn)鏡的口徑，這就同樣存在天文版的摩爾定律，即每隔若干年，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的口徑增大倍，如建于1917年位于美國鈑金產(chǎn)品加工廠威爾遜山天文臺(tái)的Hooker望遠(yuǎn)鏡的口徑為5m，是當(dāng)年全世界最大的天文望遠(yuǎn)鏡；到1948年被Hale望遠(yuǎn)鏡取代，其口徑達(dá)到了5m；1992年新建成的Keck望遠(yuǎn)鏡的口徑達(dá)到了10m，目前仍在發(fā)揮著巨大的作用。 目前正在計(jì)劃制造的巨大天文望遠(yuǎn)鏡OWL主鏡口徑達(dá)到100m，由3048塊邊形球面反射鏡組成，次鏡由216塊邊形平面反射鏡組成，總重約1~5萬t，按照目前現(xiàn)有的加工工藝，可能需要上百年的才能完成。此外，激光核聚變點(diǎn)火裝置（NIF）需要7000多塊400mm見方的KDP晶體，如果沒有高效超精密加工工藝，加工也無法想象。為此需要不斷開發(fā)新的超精密加工設(shè)備和超精密加工工藝來滿足高效超精密加工的需求。 隨著科技的進(jìn)步，對(duì)超精密加工技術(shù)已經(jīng)提出了新的要求，如要求極大零件的極高精度極小零件及特征的極高精度極復(fù)雜環(huán)境下的極高精度極復(fù)雜結(jié)構(gòu)的極高精度等。歐洲南方天文臺(tái)正在研制的超大天文望遠(yuǎn)鏡VLT反射鏡為塊直徑2m厚200mm的零膨脹玻璃，經(jīng)過減重后重量仍然達(dá)到了21t。法國REOSC公司負(fù)責(zé)加工，采用了銑磨小磨頭拋光等加工工藝，加工周期為8~9個(gè)月，最終滿足了設(shè)計(jì)要求，目前許多新的超精密加工工藝如應(yīng)力盤拋光磁流變拋光離子束拋光等出現(xiàn)為大鏡加工提供了技術(shù)支撐。 前面提到的微納結(jié)構(gòu)功能表面結(jié)構(gòu)尺寸小到幾個(gè)微米，如微慣性傳感器中的敏感元件撓性臂特征尺寸為9μm，而其尺寸精度卻要求±1μm。美國國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量局研制的納米坐標(biāo)測量機(jī)（分子測量機(jī)）是實(shí)現(xiàn)如何在極復(fù)雜環(huán)境下的極高精度測量的典型例子，該儀器測量范圍50mm×50mm×100μm，精度達(dá)到了1nm，對(duì)環(huán)境要求及其嚴(yán)格，最內(nèi)層殼溫度控制17±0.01℃，次層殼采用主動(dòng)隔振，高真空層工作環(huán)境保持0×105Pa，最外層殼用于噪聲隔離，最后將整體結(jié)構(gòu)安裝在空氣彈簧上進(jìn)行被動(dòng)隔振。自由曲面光學(xué)曲面精度要求高形狀復(fù)雜，有的甚至無法用方程表示（如賦值曲面），但由于其具有卓越的光學(xué)性能近年來應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，但自由曲面光學(xué)零件批量零件加工的設(shè)計(jì)制造及檢測等技術(shù)還有待于進(jìn)步發(fā)展。超精密加工技術(shù)以前往往是用在零件的最終工序或者某幾個(gè)工序中，但目前些領(lǐng)域中某些零部件整個(gè)制造過程或整個(gè)產(chǎn)品的研制過程都要用到超精密技術(shù)，包括超精密加工加工超精密裝配調(diào)試以及超精密檢測等，最典型的例子就是美國的美國國家點(diǎn)火裝置（NIF）。 為了解決人類的能源危機(jī)，各國都在研究新的能源技術(shù)，其中利用氘氚的聚變反應(yīng)產(chǎn)生巨大能源可供利用，而且不產(chǎn)生任何放射性污染，這就是美國國家點(diǎn)火工程。我國也開始了這方面的研究，被稱為神光工程。NIF整個(gè)系統(tǒng)約有2個(gè)足球場大小，共有192束強(qiáng)激光進(jìn)入直徑10m的靶室，最終將能量集中在直徑為2mm的靶丸上。這就要求激光反射鏡的數(shù)量極多（7000多片），精度和表面粗糙度極高（否則強(qiáng)激光會(huì)燒毀鏡片），傳輸路徑調(diào)試安裝精度要求極高，工作環(huán)境控制要求極高。 對(duì)于直徑為2mm的靶丸，壁厚僅為160μm，其中充氣小孔的直徑為5μm，帶有直徑為12μm深4μm的沉孔。微孔的加工困難在于其深徑比大變截面，可采用放電加工飛秒激光加工聚焦離子束等工藝，或采用原子力顯微鏡進(jìn)行超精密加工。系統(tǒng)各路激光的空間幾何位置對(duì)稱性誤差要求小于1%激光到達(dá)表面致性誤差小于30fs激光能量強(qiáng)度致性誤差小于1%等。 如此復(fù)雜高精度的系統(tǒng)無論從組成的零部件加工及裝配調(diào)試過程時(shí)刻都體現(xiàn)了超精密制造技術(shù)。場復(fù)雜耦合下的作用機(jī)理是什么此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)精度及穩(wěn)定性如何保證等都需要得到新理論的支持。

鈑金加工模具

      跟著國內(nèi)精密夾具治具Jig加工的開展，來自各省的競賽日益劇烈，模具職業(yè)界無序競賽的狀況開端呈現(xiàn)，呈現(xiàn)金的低成本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)層次和技能含量不高級(jí)壞處也日益暴露。現(xiàn)在國內(nèi)民營模具企業(yè)般擁有先進(jìn)的設(shè)備資源，技能應(yīng)用上比較先進(jìn)，新技能能在職業(yè)界應(yīng)用廣泛敏捷，從規(guī)劃制作到相關(guān)資料出產(chǎn)熱處理等，構(gòu)成工業(yè)鏈，集成化優(yōu)勢杰出。不過，當(dāng)時(shí)精密夾具治具Jig加工企業(yè)因?yàn)橘Y金不足和自有品牌欠缺，模具企業(yè)將加大辦理和技能改造的投入，擴(kuò)展中高端產(chǎn)品份額，并設(shè)立內(nèi)銷部分，積極拓寬內(nèi)銷商場。
      任何刀具在切削過程中都不可避免要產(chǎn)生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀地改變。刀具幾何誤差對(duì)機(jī)械加工誤差的影響隨刀具種類的不同而不同采用定尺寸刀具加工時(shí)，刀具的制造誤差會(huì)直接影響工件的加工精度;而對(duì)般刀具(如車刀等)，其制造誤差對(duì)機(jī)械加工誤差無直接影響。定位誤差主要包括基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差。在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，如果所選用的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)(在零件圖上用來確定某表面尺寸位置所依據(jù)的基準(zhǔn))不重合，就會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。
      也包含找到早已消退的cnc精密機(jī)械加工參數(shù)，為數(shù)控設(shè)備進(jìn)行體統(tǒng)的升級(jí)這些。cnc精密機(jī)械加工設(shè)備換件法分成換頻修理與換片檢修幾種，主要是針對(duì)機(jī)械加工硬件進(jìn)行維修的，根據(jù)對(duì)毀壞或錯(cuò)誤代碼零部件的交替來超過修護(hù)機(jī)械故障的問題，返修法難易度很大，關(guān)鍵是沒有電路原理圖，次之是pcb電路板cpu的主頻高，路線復(fù)雜，測定非常困難，為此在更換元件時(shí)要非常注意。

      精密超精密機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展趨勢。

      多普精密模具有限公司主要營業(yè)務(wù)包括：洛陽機(jī)械加工,洛陽四五軸加工,cnc精密零件加工,CNC樹脂配件加工,精密機(jī)械零部件加工,不銹鋼加工,銅制品加工,鋁合金加工,非標(biāo)零件精密加工,數(shù)控車加工等,是一家集設(shè)計(jì)、研發(fā)、加工為一體的高科技民營企業(yè)，聯(lián)系電話:15093364500 吳經(jīng)理。

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