徐博釗,孫銘澤,陳宜磊

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

機械精密加工技術的現(xiàn)狀與應用分析

徐博釗1,孫銘澤2,陳宜磊1

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

超精密加工就是在超精密機床設備上，利用零件與刀具之間產(chǎn)生的具有嚴格約束的相對運動 ，對材料進行微量切削，以獲得極高形狀精度和表面光潔度的加工過程。當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，以及所用機床定位精度的分辨率和重復性高于0.01μm的加工技術，亦稱之為亞微米級加工技術。

機械；精密加工；技術

1 精密成型加工的發(fā)展現(xiàn)狀與應用

精密鑄造成形、精密模壓成形、塑性加工、薄板精密成形技術在工業(yè)發(fā)達國家受到高度重視，并投入大量資金優(yōu)先發(fā)展。20世紀70年代美國空軍主持制訂“鍛造工藝現(xiàn)代化計劃”，目的是使鍛造這一重要工藝實現(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，美國國防部提出了“軍用關鍵技術清單”，其中包含了等壓成型工藝、數(shù)控計算機控制旋壓、塑變和剪切成形機械、超塑成型/擴散連接工藝、液壓延伸成型工藝等精密塑性成型工藝。國外近年來還發(fā)展了以航空航天產(chǎn)品為應用對象的“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”、“大型復雜結構件強力旋壓成型工藝”、“難變形材料超塑成形工藝”、“先進材料(如金屬基復合材料、陶瓷基復合材料等)成形工藝”等。我國的超塑成形技術在航天航空及機械行業(yè)也有應用，如航天工業(yè)中的衛(wèi)星部件、導彈和火箭氣瓶等，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，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0.3mm，形狀也較復雜。此外，國外已廣泛應用精密模壓成形技術制造武器。常用的精密模壓成形技術，如閉塞式鍛造、采用分流原理的精密成形及等溫成形等國外已用于軍工生產(chǎn)。目前，精密模壓技術在我國應用還較少，精度也較差，國外精度為± 0.05～0.10mm，我國為±0.1～0.25mm。

2 熱處理和超精密加工的技術應用與發(fā)展趨勢

特種熱處理工藝是國防工業(yè)系統(tǒng)關鍵制造技術之一。真空熱處理以其特有的無污梁、無氧化、工件變形小和適用范圍廣等優(yōu)點，廣泛用于航空航天結構件處理，如齒輪結構件表面滲碳或滲氮，導彈和航天器各種合金或鋼件的去應力、增強或增韌處理等。典型結構如：儀表零件、傳動結構、燃料貯箱、發(fā)動機殼體等；美國熱處理爐約有50%以上為真空熱處理爐。真空熱處理爐已廣泛采用了計算機控制,目前已發(fā)展到真空化學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等。另外，激光熱處理技術在國外已廣泛用于航空、航天、電子、儀表等領域，如各種復雜表面件、微型構件、需局部強化處理構件、微型電子器件、大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)和修補、精密光學元件、精密測量元件等。

超精密加工是亞微米級和納米級精度的加工。實現(xiàn)這些加工所采取的工藝方法和技術措施，則稱為超精加工技術。加之測量技術、環(huán)境保障和材料等問題，人們把這種技術總稱為超精工程。超精密加工主要包括三個領域：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 孔加工技術的發(fā)展現(xiàn)狀及應用

近年來，汽車、模具零部件、金屬加工大都采用以CNC機床為中心的生產(chǎn)形態(tài)，進行孔加工時，也大都采用加工中心、CNC電加工機床等先進設備，高速、高精度鉆削加工已提上議事日程。無論哪個領域的孔加工，實現(xiàn)高精度和高速化都是取得用戶訂單的重要競爭手段。

近年來，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入高速高精度化的加工時期。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了差距。高速切削鉆頭的材料以陶瓷涂層硬質合金為主，如MAZAK公司和森精機制作所在加工鑄鐵時，即采用了陶瓷涂層鉆頭。在加工鋁合金等有色材料時，可采用金剛石涂層硬質合金鉆頭、DLC涂層硬質合金鉆頭或帶金剛石燒結體刀齒的鉆頭。高速高精度孔加工除采用CNC切削方式對孔進行精密加工外，還可采用鏜削和鉸削等方式對孔進行高精度加工。隨著加工中心主軸的高速化，已可采用鏜削工具對孔進行高速精密加工。

隨著IT相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，近年來，光學和電子工業(yè)所用裝置的零部件產(chǎn)品的需求急速增長，這種增長刺激了微細形狀及高精度加工技術的迅速發(fā)展。其中，微細孔加工技術的開發(fā)應用尤其引人注目。微細孔加工早已在印刷電路板等加工中加以應用，包括鋼材在內(nèi)的多種被加工材料，均可用鉆頭進行小直徑加工。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切削的方式。

我國目前正在探索應用范圍廣而且工藝合理的超聲波振動切削模式，其中包括研究機床的適應特性等內(nèi)容。隨著這些問題的順利解決，今后可望更好地實現(xiàn)更加精細的加工技術，加工精度會更高。

[1]闞盈,劉振剛.基于微觀結構的復合材料精密加工過程模擬[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稱平衡調控建模及數(shù)值模擬[J].鍛壓技術，2014，(11).

[3]蔣紹松,吳運新,龔海,鄭細昭,張濤.鋁合金厚板蛇形軋制溫度場非對稱性研究[J].熱加工工藝，2015，(3).

[4]苗青.軋制Mg-3Al-1Zn合金微觀組織對力學性能的影響[J].上海電機學院學報，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，大學本科，主要研究方向：車輛工程。