廣州市番禺區(qū)職業(yè)技術(shù)學校 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)的不斷進步，數(shù)控超精密加工的精度要求越來越高，未來工業(yè)生產(chǎn)的模式也在向著這個方向邁進。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，也是社會的關注目標。在這個背景下進行技術(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)的基礎上，對不同精度的控制模式的優(yōu)劣進行比對，從而讓得到未來發(fā)展的脈絡，為后續(xù)的工藝升級和加工設備的優(yōu)化提供參考資料。

超精密加工；模型要素；應用分析

超精密加工體現(xiàn)了工業(yè)的實力，對于工業(yè)加工精度和穩(wěn)定性的研究一直是世界加工領域的難題。在這個問題上，現(xiàn)階段的加工控制方式已經(jīng)取得了很大的進展，但是在影響因素和評價方法上，依然有很多應用需要改進和完善。

1.超精密加工以及研究的進度

作為現(xiàn)代工業(yè)的核心追求 ，精密加工在國家科技能力的展現(xiàn)上是核心的內(nèi)容。在自動化背景下進行的超精密加工技術(shù)，始終是技術(shù)加工的熱點和焦點問題。數(shù)控超精密加工上，主要包含了軟件和硬件兩個方面的研究。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技術(shù)的突破，為后續(xù)的實踐和科研提供理論和實踐的基礎[1]。

2.影響超精密加工的要素

精密加工時將物件的外部的尺寸和表面的光滑程度進行精準加工的技術(shù)。隨著設備的完善，當今的數(shù)控精密加工的精度已經(jīng)達到了納米的級別，在加工領域被定位為超精密加工。從當今的加工技術(shù)的水平所能達到的數(shù)字來看，超精密加工體系的最小操作層級已經(jīng)達到了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)合乎國際精密加工的精準要求。

首先，在切削加工的階段，超精密的切削技術(shù)可以對很多超硬材料進行加工，包括金剛石等，加工的表面的粗糙度可以達到了幾十納米。加工表面的精度在機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，并且能夠?qū)庸さ木芫犬a(chǎn)生深遠的影響。

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

不同的精度控制模式相對于加工精度和表面粗糙度，產(chǎn)生的精度范圍是不同的，通過排序，得到的精度從12nm到30nm不等，最佳精度可以達到原子級，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，使用微細魔力的機械作用和化學作用，超精密拋光加工階段的工具被放置在電磁場的狀態(tài)下，通過減少加工變質(zhì)層，獲得光滑或者超光滑的表面，利用微細磨里粒的高表面質(zhì)量的加工方法，獲得軟質(zhì)拋光工具以及化學液。

3.超精密加工精度的控制以及對比

不同加工模式對精密度的影響

為了達到工業(yè)進程需要的精度，現(xiàn)階段的對于超精細加工的水平的要求達到了極限，這種加工精度除了保證設備的穩(wěn)定性以及精密度之外，還要保證材料的屬性能夠達到原子水平的加工量級，針對超精密加工的穩(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，多種數(shù)控超精密加工途徑和方法，針對不同工業(yè)目的，進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價標準，在不同加工方式中進行著多平行指標評價系統(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，為指標的總量提供權(quán)重指標[3]。

4.對數(shù)控精度控制體系改進方案應用

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

首先是考慮運轉(zhuǎn)的震動因素，對精密鏜進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)速度會加速，這樣，輕微的震動可能對孔的表面粗糙度會有所影響。在鏜桿的設計技術(shù)上要求較高，應該將鏜桿的外圓進行磨削和加工后，將形位進行高速運轉(zhuǎn)喜愛的平衡，減少震動，然后將鏜桿保持在穩(wěn)定和強熱化的熱處理的技術(shù)實施，提高鏜桿的強度和剛性，減少鏜桿的受力和變形，降低孔的表面的粗糙度。

經(jīng)過加工后的測量，按照圖紙的技術(shù)要求，利用動平衡儀進行檢測，發(fā)現(xiàn)震動的誤差后，將精密鏜床的結(jié)構(gòu)加以改進，具體的數(shù)量和質(zhì)量要根據(jù)軸運轉(zhuǎn)后振動的實際的能力給予減振，然后在結(jié)構(gòu)的部分給予外部沖擊消振器。另外對于絲杠傳動的改進，要考慮絲杠的運行的穩(wěn)定性。對零件的加工精度和鏜床的裝配精度要搞，滿足絲杠傳動的精度要求，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，不會由于震動產(chǎn)生滑臺運行的不穩(wěn)定。

改進后對平面和螺絲與鏜床的連接經(jīng)過點接觸，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)，達到一個最佳的狀態(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現(xiàn)半自由，通過改造，消除了絲杠傳動的過定位的情況，將結(jié)構(gòu)予以了優(yōu)化，調(diào)整起來更加簡單和方便。

5.結(jié)語

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，不同的工段和方式經(jīng)過分類和總結(jié)后，格局加工的精度特征，結(jié)合TOPSIS模型進行了非球面的磨削控制質(zhì)量的評價，具有工程實踐價值。在后續(xù)的實踐和可研中，應該通過研究，繼續(xù)向著相關的體系進行技術(shù)突破，為日后的工藝提供理論基礎和實踐指導。

[1]程艷．數(shù)控超精密加工精度控制研究[J]．湖南城市學院學報(自然科學版),2016,25(2):157-158．

[2]程艷．數(shù)控超精密加工精度控制研究[J]．湖南城市學院學報(自然科學版),2015,24(4):148-149．

[3]王麗潔,吳東．微型五軸聯(lián)動精密數(shù)控機床的設計與研究[C]．//第六屆數(shù)控機床與自動化技術(shù)專家論壇論文集．2015:30-33．