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超精密加工技术的发展及对策

浏览:587    时间:2018-04-11    来源:

超精密加工目前尚没有统一的定义,在不同的历史时期,不同的科学技术发展水平情况下,有不同的理解。通常我们把被加工零件的尺寸精度和形位精度达到零点几微米,表面粗糙度优于百分之几微米的加工技术称为超精密加工技术。


超精密加工的重要手段包括
①超精密切削,如超精密金刚石刀具镜面车削、销削和铣削等
②超精密磨削、研磨和抛光


超精密加工技术市场是国家尖端技术集中的市场,它既是高代价、高投入的工艺技术,又是高增值、高回报的工艺技术,世界工业先进国家都把它放在国家技术和经济振兴的重要位置。


试举几例:

(1)超精密零件加工
例如惯性导航仪器系统中的气浮陀螺的浮子及支架、气浮陀螺马达轴承等零件的尺寸精度、圆度和圆柱度都要求达到亚微米级精度;人造卫星仪器轴承是真空无润滑轴承,其孔和轴的表面粗糙度Rα达到1nm,圆度和圆柱度均为纳米级精度,这些零件都是用超精密金刚石刀具镜面车削加工的。精密液压控制系统中的精密伺服阀的阀芯与阀套的配合精度也常在亚微米等级,它是用超精密磨削方法加工的。


(2)超精密异形零件加工
例如航空高速多辨防滑轴承的内滚道/激光陀螺微晶玻璃腔体,都是用超精密数控磨削加工而成的。陀螺仪框架与平台是形状复杂的高精度零件,是用超精密数控铣床加工的。

(3)超精密光学零件加工
例如激光陀螺的反射镜的平面度达 0.05μm,表面粉糙度Rα达0.001μm、它是由超精密抛研加工、再进行镀膜而成,最终要求反射率达99.99%。—些高精度瞄准系统要求小型化,所以用少量非球面镜来代替复杂的光学系统。这些非球镜是用超精密车、磨、研、抛加工而成的。最近,二元光学器件的理论研究进展很大,二元光学器件的制造设备是专用的超精密加工设备。在民用方面,隐形眼镜就是用超精密数控车床加工而成的。计算机的硬盘、光盘、复印机等高技术产品的很多精密零件都是用超精密加工手段制成的。


我国超精密机床的现状与技术发展

我国超精密机床的研制进行了数十年。北京机床研究所、航空部303所、哈尔滨工业大学、国防科学技术大学等单位都研究了自己的超精密机床,但是力量分散,不能形成产品系列和产业化气候。单项技术指标尽管很高。但总体技术水平落后,不足以满足我国超精密加工行业的需要,大部分还只是停留在研究型机床的状态,因此,工业界只能花大价钱购买国外产品。对此应采取以下举措:

(1)超精密机床模块化设计制造与组织。用数字化快速可重构的思想对超精密机床的设计与制造活动实现上层组织。设想有实力的高校、研究所、工厂与用户按市场机制组成资源有偿共享的虚拟企业,开展针对我国国情的超精密机床廉价化策略的研究,主要内容有模块化分类法、编码系统与标准化研究、概念设计与模块化分解、联结原则与方法、设计知识库支持系统和精度分析决策系统、单元模块设计制造与生产组织系统。该项技术是一项系统工程,一旦条件成熟就可以集中国内分散的力量,使新的精密设备的周期缩短、研制费用和技术难度大大下降。

(2)模块化单元技术的基础研究超精密机床的基础模块和普通机床的模块差异很大,这是由于高精度要求所决定的。为了取得更高的精度,就必须从新原理、新材料、新方法等方面去另辟路径。



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