導(dǎo)語：超精密微機(jī)械制造技術(shù)探析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:隨著我國工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，精密微小零件已經(jīng)廣泛運(yùn)用于高新技術(shù)領(lǐng)域，發(fā)展超精密微機(jī)械制造技術(shù)可以滿足對現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域的需求。本文確定了超精密微機(jī)械制造技術(shù)內(nèi)涵，分析了超精密微機(jī)械制造技術(shù)的特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞:超精密微機(jī)械加工;微切削技術(shù);機(jī)械制造

精密三維微小零件已經(jīng)廣泛運(yùn)用于航空航天、國防工業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)域，這些超精密三維微小零件的尺寸在毫米級甚至微米級、形狀異化、材料多樣，且表面尺寸精度要求較高，在結(jié)構(gòu)形狀、可靠性等方面也有較高的功能要求。為了滿足微小零件的加工質(zhì)量要求，超精密微機(jī)械制造技術(shù)被廣泛應(yīng)用于微小零件加工中，并得到了較為廣泛的應(yīng)用。楊淑子院士認(rèn)為，“微系統(tǒng)及微制造產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，將會帶來一場技術(shù)革命，這也是我國趕超世界先進(jìn)水平，向先進(jìn)加工技術(shù)邁進(jìn)的一個突破口?！币虼耍芪C(jī)械制造技術(shù)應(yīng)用已成為國內(nèi)機(jī)械制造業(yè)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

一、超精密微機(jī)械制造技術(shù)的內(nèi)涵

美國WTEC(WorldTechnologyEvaluationCenter)認(rèn)為，所謂超精密微機(jī)械制造技術(shù)是指采用3D非光刻(Non-lithography)技術(shù)在不同材料上加工為100μm～10mmd且精度在10-3-10-5的微型尺寸零件的技術(shù)的統(tǒng)稱。日本東北大學(xué)廚川研究室認(rèn)為，所謂超精密微機(jī)械制造技術(shù)是指最小尺寸在亞毫米級(Sub-mi-li)，精度約在亞微米級(Sub-micro)微小零件的加工。歐盟研發(fā)計劃小組認(rèn)為凡是在不同該材料上的各種細(xì)微加工及成型制造統(tǒng)稱為超精密微機(jī)械制造技術(shù)。以上定義盡管表達(dá)方式略有不同，但均是指采用No-MEMS制造技術(shù)，將傳統(tǒng)加工技術(shù)微小化，實(shí)現(xiàn)微小零件大批量生產(chǎn)的加工技術(shù)，其目的就是實(shí)現(xiàn)“小機(jī)床加工小零件”。

二、超精密微機(jī)械制造技術(shù)的特點(diǎn)

自20世紀(jì)60年代以來，超精密微機(jī)械制造技術(shù)的加工尺寸精度已經(jīng)達(dá)到了納米級，隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的超精密微機(jī)械制造技術(shù)已經(jīng)凸顯出更多的特征。一是，進(jìn)化加工原則。進(jìn)化加工原則可以分為直接式進(jìn)化加工技術(shù)和間接式進(jìn)化加工技術(shù)，直接式進(jìn)化加工能夠完成工件的加工，該技術(shù)適用于單件、小批量工件的加工。間接式加工是指工件從第二代工作母機(jī)中生產(chǎn)出來并達(dá)到加工工藝要求，該技術(shù)適用于批量生產(chǎn)。二是，達(dá)到更高的加工精度要求。傳統(tǒng)的切削與磨削方法已經(jīng)讓加工精度達(dá)到極限，要想在傳統(tǒng)的切削與磨削基礎(chǔ)上提高加工精度的難度較大。但是，超精密加工技術(shù)可以采用精密度更高的加工技術(shù)，提高加工精度。三是，減少人為因素的影響。超精密微機(jī)械加工技術(shù)需要自動化技術(shù)的配合，實(shí)現(xiàn)對工件加工的控制和監(jiān)測，減少加工人員人為操作的次數(shù)，防止人為因素對加工精度的影響。四是，加工難度大，環(huán)境要求高。在采用超精密機(jī)械加工技術(shù)加工零件時，需要考慮工件的材料、加工使用的設(shè)備、加工方法、工夾具等，還要考慮加工環(huán)境對加工精度的影響。另外，超精密未加工技術(shù)的加工一般針對的是某一特定產(chǎn)品，很少針對批量零件的加工。

三、超精密微機(jī)械制造的關(guān)鍵技術(shù)

(一)微機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)。日本已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)3D復(fù)雜曲面的機(jī)械自由加工，可以制造出各種形狀的超精密零件。德國的超精密微機(jī)械加工技術(shù)能夠?qū)Υ慊痄摗⒂蹭X材料等微小零件進(jìn)行切削加工，有效解決了大型機(jī)械無法加工微小零件的問題。我國的微小工件加工工藝主要集中在微小制造系統(tǒng)和微小切削技術(shù)兩個方面，已經(jīng)研制成功的微小型車銑加工系統(tǒng)、微摩擦磨損測試儀等能夠?yàn)槲⑿」ぜ庸さ於溯^為堅實(shí)的基礎(chǔ)。但是，我國的微機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)存在以下幾個方面:首先，微型加工設(shè)備已經(jīng)做了較多的改良，與傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)相比有較多的不同，在微加工零件設(shè)計之前需要充分了解微型加工設(shè)備的性能，在此基礎(chǔ)上設(shè)計加工工藝，減少微型加工零件的加工誤差。其次，在微型加工設(shè)備、加工工藝的選擇以及加工零部件的仿真和建模分析方面存在較大的問題，對復(fù)雜零部件的加工難度較大。最后，微小零部件加工的設(shè)計完成后，需要配套設(shè)計相關(guān)的裝夾具、刀具等，但是相應(yīng)的技術(shù)缺失，無法選擇合理的加工參數(shù)，加工精度差。所以，我國在微機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)方面并沒有掌握核心技術(shù)，加工難度較大。要想實(shí)現(xiàn)精密微小零件的加工，就必須掌握微小精密和超精密加工技術(shù)。(二)微切削技術(shù)。微切削加工技術(shù)不僅僅要求加工零件、加工刀具、加工夾具微小化，更應(yīng)當(dāng)要求加工過程的微小化，這也是微切削加工首要解決的問題。因此，在微切削加工過程中，除了考慮加工夾具、加工刀具微小化以外，還要考慮微切削過程，認(rèn)真把控微切削工作機(jī)理，有效確定微切削加工的參數(shù)、工藝等，提高微切削加工工藝的科學(xué)性，讓加工完成的工件具有超高精密精度，提高工件的可用性和使用壽命。切削過程應(yīng)當(dāng)是動態(tài)的、持續(xù)的，并且具有典型的非線性特征，在研究微切削加工的參數(shù)、工藝等過程中，可以有效提升切削力預(yù)測的準(zhǔn)確性。由于不同零件材料的切削極限是不同的，為了保證每個工件都達(dá)到切削極限，需要對不同零件建立相應(yīng)的切削模型，保證構(gòu)建的模型能夠符合所有零件材料。另外，刀具刀刃、刀具變形、刀具磨損、夾具變形等都將影響切削極限的產(chǎn)生，建模中還應(yīng)當(dāng)考慮到以上因素對切削極限的影響，以便提高切削的準(zhǔn)確性和有效性，完成超精密微機(jī)械加工。

四、超精密微機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

盡管我國致力于超精密微機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域的研究，但是，和歐美發(fā)達(dá)國家相比仍然存在一定的差距。因此，我國的超精密微機(jī)械制造技術(shù)將會著重研究以下幾個領(lǐng)域:第一，微切削應(yīng)用技術(shù)，主要指加工裝備技術(shù)、主軸、工作臺定位、刀具制作、工件裝夾等;第二，微切削機(jī)理，觀察微觀組織結(jié)構(gòu)，特別是在綜合應(yīng)力場環(huán)境下的微切削變形機(jī)制;第三，微切削工藝研究，包括各種新型金屬材料、非金屬材料的加工工藝;第四，微切削技術(shù)加工的經(jīng)濟(jì)型、可靠性評價及加工技術(shù)改進(jìn)措施;第五，實(shí)用化微制造系統(tǒng)設(shè)計原理方法和相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的研究。

五、結(jié)語

超精密微機(jī)械制造技術(shù)作為未來全世界機(jī)械制造技術(shù)的重要研究方向，各國都在致力于研究這門新興學(xué)科。但是，我國的超精密微機(jī)械制造技術(shù)仍然存在理論研究薄弱，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足等問題。為了滿足工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，我國應(yīng)當(dāng)加大超精密微機(jī)械制造技術(shù)研發(fā)力度，加工出滿足高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的零部件，促進(jìn)我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

作者:岳韜 單位:貴州航天風(fēng)華精密設(shè)備有限公司