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精密和超精密加工现状与发展趋势精密和超精密加工现状与发展趋势核心提示:当前精密和超精密加工精度从微米到亚微米,乃至纳米,在汽车、家电、IT电子信息高技术领域和军用、民用工业有广泛应用。同时,精密和超精密加工技术的发展也促进了机械、模具、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。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。目前,精密加工是指加工精度为1~,~,但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的,今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题,一是加工精度,包括形位公差、尺寸精度及表面状况;二是加工效率,有些加工可以取得较好的加工精度,却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a.     砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工,属于涂附磨具磨削加工的范畴,有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b.     精密切削,也称金刚石***切削(SPDT),用高精密的机床和单晶金刚石***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。 c.     珩磨,用油石砂条组成的珩磨头,在一定压力下沿工件表面往复运动,~,,主要用来加工铸铁及钢,不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d.     精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液,工件及研具作相互机械摩擦,使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。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≤,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。 e.     抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工,主要用来降低工件表面粗糙度,常用的方法有:手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。手工或机械抛光加工后工件表面粗糙度Ra≤,可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。超声波抛光加工精度~,。化学抛光加工的表面粗糙度一般为Ra≤。~。超精密加工就是在超精密机床设备上,利用零件与***之间产生的具有严格约束的相对运动,对材料进行微量切削,以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程。,,,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。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。微细加工技术是指制造微小尺寸零件的加工技术;超微细加工技术是指制造超微小尺寸零件的加工技术,它们是针对集成电路的制造要求而提出的,由于尺寸微小,其精度是用切除尺寸的绝对值来表示,而不是用所加工尺寸与尺寸误差的比值来表示。光整加工一般是指降低表面粗糙度和提高表面层力学机械性质的加工方法,不着重于提高加工精度,其典型加工方法有珩磨、研磨、超精加工及无屑加工等。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。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。二、精密加工的发展现状与应用精密铸造成形、精密模压成形、塑性加工、薄板精密成形技术在工业发达国家受到高度重视,并投入大量资金优先发展。70年代美国空军主持制订“锻造工艺现代化计划”,目的是使锻造这一重要工艺实现现代化,更多地使用CAD/CAM,使新锻件的制造周期减少75%。1992年,美国国防部提出了“军用关键技术清单”,其中包含了等压成型工艺、数控计算机控制旋压、塑变和剪切成形机械、超塑成型/扩散连接工艺、液压延伸成型工艺等精密塑性成型工艺。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。我国的超塑成形技术在航天航空及机械行业也有应用,如航天工业中的卫星部件、导弹和火箭气瓶等,采用超塑成形法制造侦察卫星的钦合金回收舱。与此同时,还基本上掌握了锌、铜、铝、钦合金的超塑成形工艺,,形状也较复杂。此外,国外已广泛应用精密模压成形技术制造武器。常用的精密模压成形技术,如闭塞式锻造、采用分流原理的精密成形及等温成形等国外已用于军工生产。目前,精密模压技术在我国应用还较少,精度也较差,