超精密加工技術的概念與內涵

syjy2 2020-05-12 09:04 新聞動態
    制造技術的起源從一定意義上可以追溯到原始社會,當原始人類學會了制作具有一定形狀且鋒利的石器工具時.石塊間的相互敲擊和刮擦可以認為是最原始的手工研磨加工工藝(見圖1-1(a));到了青銅器時代后人類制作了各類表面光滑的銅鏡(見圖1-1(b)),這種制作方式與現代的研磨及拋光工藝更加接近,但是到了近代才岀現了真正意義上的精密加工,最典型的例子就是鎮床的發明。1769年瓦特取得實用蒸汽機專利后,汽缸的加工精度就成了蒸汽機能否提高效率并得到實際應用的關鍵問題1774年英國人威爾金森發明了炮筒鋒床(見圖1-1(c)),可用于加工瓦特蒸汽機的汽缸體。1776年他又制造了一臺更為精確的汽缸鎮床,加工直徑為75in①的汽缸內孔,誤差還不到一個硬幣的厚度。正是由于加工精度的提高才促使了蒸汽機的大規模應用,從而推動了第一次工業革命的發展。
超精密加工
    目前精密超精密加工所涉及的主要技術指標包括加工精度(尺寸公差和形位誤差)、表面質量(表面粗糙度等)。關于精密超精密加工的具體含義目前還沒有一個準確的定義,表1-1中列出的只是目前公認的指標。隨著技術的發展,超精密加工技術的指標也在不斷豐富,對于一些特殊零件例如光學反射鏡的超精密切削加工,反射率等指標目前也被列入了衡量超精密加工水平的技術指標。近年來發展起來的表面完整性制造技術及抗疲勞制造技術對精密超精密加工技術提岀了新的要求,表面完整性的技術指標也已經成為衡量制造技術水平高低的重要標志。
    下面舉一個通俗的例子可以更容易理解“精密”的概念或精密超精密加工技術的含義。首先說三個詞:面團、鍋爐、石頭,再用這三個詞造句:“鋼鐵如面團”“人如鍋爐”“灰塵如石頭”??此迫龑γ艿脑~語卻發生了聯系,從“精密”這個角度來看,卻形象地反映了精密加工中的三個重要因素,即剛度、溫度以及潔凈度。剛度再高的結構件受力時從微觀上看都會發生變形從而影響超精密加工的精度;37兀體溫的一個人猶如一臺鍋爐會對環境溫度產生影響,從而影響超精密加工設備的性能和加工精度;微米級的灰塵顆粒猶如巨大的石頭會對超精密加工環境造成污染,從而損壞零件的表面質量。
超精密加工
    精密超精密加工等制造技術隨著時代的發展在不斷進步,從遠古的人類用敲擊和研磨的方法制造出第一件石器工具開始,制造技術的進步就一直伴隨著人類文明的進步。到了第一次工業革命以后,制造技術已成為推動社會進步的發動機,工業化制造的各種產品極大地改變著人類的生活。到了現代,制造技術更獲得了飛速的發展,精密超精密加工技術正是在這種背景下獲得了快速發展。在第一次工業革命時,機械零件的制造精度是毫米級(mm),而現在已經很容易達到微米級(卩尬)及亞微米級。在兩百年間,機械加工精度提高了三個數量級。當前普通加工、精密加工和超精密加工的前沿已分別趨近1®“、0.01pirn和lnm(納米)。超精密加工正在逼近“加工精度的極限”——原子尺度,如圖1-2所示。在傳統的超精密機械加工精度不斷提高的同時,人們還發展了各種新的精密超精密特種加T技術,例如精密電火花加丁技術、精密激光加丁.技術、精密電解加T技術、以精密電鑄為基礎的L1GAT藝制造技術、精密增材制造技術(又稱3D打印技術)、光刻制造技術、納米制造技術等。超精密檢測技術是超精密加工技術的伴侶,只有檢測得出來才能加工得出來,因此兩者的發展既互相制約也互相促進.所有這些為了實現產品或零件高的尺寸精度或特殊結構而采取的加工技術和檢測技術統稱為精密超精密制造技術。
    本文摘自楊輝編著的《精密超精密加工技術新進展》,由天隆航模精密機加工整理。更多有關機加工咨詢請關注中山天隆航模官網。
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