精密和超精密加工现状与发展趋势

北京机床研究所是国内进行超精密加工技术研究的主要单位之一，研制出了多种不同类型的超精密机床、部件和相关的高精度测试仪器等，如精度达0.025μm的精密轴承、JCS?027超精密车床、JCS?031超精密铣床、JCS?035超精密车床、超精密车床数控系统、复印机感光鼓加工机床、红外大功率激光反射镜、超精密振动－位移测微仪等，达到了国内、国际先进水平。专家系统智能技术的应用使机床操作更容易，对操作人员的技术水平要求更低。专家系统在检测加工条件时，只要输入加工形状、电极与工件材质、加工位置、目标粗糙度值、电极缩放量、摇动方式、锥度值等指标，可自动推算并配置加工条件。 通常在固着磨料研磨的磨具表面上固结极耐磨的磨料，这使得磨具的修整十分困难。精密和超精密加工现状与发展趋势小于φ50μm的孔则多采用电加工来完成。 b.精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。

精密和超精密加工现状与发展趋势混粉加工技术的发展，使精密型腔模具镜面加工成为现实。在加工铝合金等有色材料时可采用金刚石涂层硬质合金钻头、DLC涂层硬质合金钻头或带金刚石烧结体刀齿的钻头。 超精密加工包括微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等加工技术。目前精密加工是指加工精度为10.1m表面粗糙度为Ra0.10.01m的加工技术但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的的精密加工可能是明天的一般加工。 机械加工必然残留有加工变质层，加工中还伴随着化学反应等复杂现象56，材料去除的原理是从一层原子到数层原子乃数十层原子几种状态的复合。 随着IT相关产业的发展，近年来，光学和电子工业所用装置的零部件产品的需求急速增长，这种增长刺激了微细形状及高精度加工技术的迅速发展。

精整加工是近年来提出的一个新的名词术语，它与光整加工是对应的，是指既要降低表面粗糙度和提高表面层力学机械性质，又要提高加工精度(包括尺寸、形状、位置精度)的加工方法。该方法主要应用于复杂模具型腔，尤其是不便于进行抛光作业的复杂曲面的精密加工。精密和超精密加工现状与发展趋势这不但缩短了加工时间且省却后处理的麻烦，同时提升了模具品质，使用粉末加工设备可达到要求。手工或机械抛光加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05m可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。高速高精度孔加工除采用CNC切削方式对孔进行精密加工外，还可采用镗削和铰削等方式对孔进行高精度加工。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025?;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。

实际上，这些加工方法不仅能提高表面质量，而且可以提高加工精度。集成化生产将成为面向21世纪占主导的生产方式。若在大工件的粗加工中选用石墨电极材料也是提高加工效率的好方法。精密和超精密加工现状与发展趋势设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。典型结构如仪表零件、传动结构、燃料贮箱、发动机壳体等美国热处理炉约有50以上为真空热处理炉。国外近年来还发展了以航空航天产品为应用对象的“大型模锻件的锻造及叶片精锻工艺”、“快速凝固粉末层压工艺”、“大型复杂结构件强力旋压成型工艺”、“难变形材料超塑成形工艺”、“先进材料(如金属基复合材料、陶瓷基复合材料等)成形工艺”等。

3向加工检测一体化发展由于超精密加工的精度很高，必须发展相应的检测技术才能适应其要求；同时，采用加工和检测独立进行的方法可能由于安装等误差而不能实现，因此，要采用在位检测方法，使加工检测一体化。精密和超精密加工现状与发展趋势当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Ra小于0.025μm以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术亦称之为亚微米级加工技术且正在向纳米级加工技术发展。这些国家的超精密加工技术不仅总体成套水平高，而且商品化的程度也非常高。对于批量较大的生产自动化，可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。 d.超精密特种加工 超精密特种加工主要包括激光束加工、电子束加工、离子束加工、微细电火花加工、精细电解加工及电解研磨、超声电解加工、超声电解研磨、超声电火花等复合加工。 材料的去除量与磁流体粘度有关，可对其粘度进行不断地监控，使之保持在±1%范围内，因而它是1 个可控的加工方法7。

该方法主要应用于复杂模具型腔尤其是不便于进行抛光作业的复杂曲面的精密加工。其中微细孔加工技术的开发应用尤其引人注目。上海同济大学张曙教授提出的独立制造岛(AMI)也是高柔性生产模式。同时，精密和超精密加工技术的发展也促进了机械、、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术及金属加工工业的发展。超声振动精密加工研究现状与发展趋势--《热处理技术与装备》2006年05期#戴向国;傅水根;先逵;;[A];特种加工技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年。精密和超精密加工现状与发展趋势 d.高效化 现代加工的要求为数控电火花加工技术提供了的加工模式，即要求在保证加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。

三、超精密加工的技术应用与发展趋势 超精密加工是指亚微米级尺寸误差为0.30.03m表面粗糙度为Ra0.030.005m和纳米级精度误差为0.03m表面粗糙度小于Ra0.005m精度的加工。 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。 c.摇动加工方法 电火花加工复杂型腔时，可根据被加工部位的摇动图形、摇动量的形状及精度的要求,选用电极不断摇动的方法,获得侧面与底面更均匀的表面粗糙度，更容易控制加工尺寸,实现小间隙放电条件下的稳定加工。精密和超精密加工现状与发展趋势智能制造技术(IMT)是将人工智能融入制造过程的各个环节，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在受到外界干扰或内部激励能自动调整其参数，以达到状态和具备自组织能力。随着这些问题的顺利解决，今后可望更好地实现直径更小的微小深孔加工，加工精度会更高。 b.混粉加工方法 在放电加工液内混入粉末添加剂以高速获得光泽面的加工方法称之为混粉加工。