超精密加工技术的概念与内涵

syjy2 2020-05-12 09:04 新闻动态
    制造技术的起源从一定意义上可以追溯到原始社会,当原始人类学会了制作具有一定形状且锋利的石器工具时.石块间的相互敲击和刮擦可以认为是最原始的手工研磨加工工艺(见图1-1(a));到了青铜器时代后人类制作了各类表面光滑的铜镜(见图1-1(b)),这种制作方式与现代的研磨及抛光工艺更加接近,但是到了近代才岀现了真正意义上的精密加工,最典型的例子就是镇床的发明。1769年瓦特取得实用蒸汽机专利后,汽缸的加工精度就成了蒸汽机能否提高效率并得到实际应用的关键问题1774年英国人威尔金森发明了炮筒锋床(见图1-1(c)),可用于加工瓦特蒸汽机的汽缸体。1776年他又制造了一台更为精确的汽缸镇床,加工直径为75in①的汽缸内孔,误差还不到一个硬币的厚度。正是由于加工精度的提高才促使了蒸汽机的大规模应用,从而推动了第一次工业革命的发展。
超精密加工
    目前精密超精密加工所涉及的主要技术指标包括加工精度(尺寸公差和形位误差)、表面质量(表面粗糙度等)。关于精密超精密加工的具体含义目前还没有一个准确的定义,表1-1中列出的只是目前公认的指标。随着技术的发展,超精密加工技术的指标也在不断丰富,对于一些特殊零件例如光学反射镜的超精密切削加工,反射率等指标目前也被列入了衡量超精密加工水平的技术指标。近年来发展起来的表面完整性制造技术及抗疲劳制造技术对精密超精密加工技术提岀了新的要求,表面完整性的技术指标也已经成为衡量制造技术水平高低的重要标志。
    下面举一个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术的含义。首先说三个词:面团、锅炉、石头,再用这三个词造句:“钢铁如面团”“人如锅炉”“灰尘如石头”。看似三对矛盾的词语却发生了联系,从“精密”这个角度来看,却形象地反映了精密加工中的三个重要因素,即刚度、温度以及洁净度。刚度再高的结构件受力时从微观上看都会发生变形从而影响超精密加工的精度;37兀体温的一个人犹如一台锅炉会对环境温度产生影响,从而影响超精密加工设备的性能和加工精度;微米级的灰尘颗粒犹如巨大的石头会对超精密加工环境造成污染,从而损坏零件的表面质量。
超精密加工
    精密超精密加工等制造技术随着时代的发展在不断进步,从远古的人类用敲击和研磨的方法制造出第一件石器工具开始,制造技术的进步就一直伴随着人类文明的进步。到了第一次工业革命以后,制造技术已成为推动社会进步的发动机,工业化制造的各种产品极大地改变着人类的生活。到了现代,制造技术更获得了飞速的发展,精密超精密加工技术正是在这种背景下获得了快速发展。在第一次工业革命时,机械零件的制造精度是毫米级(mm),而现在已经很容易达到微米级(卩尬)及亚微米级。在两百年间,机械加工精度提高了三个数量级。当前普通加工、精密加工和超精密加工的前沿已分别趋近1®“、0.01pirn和lnm(纳米)。超精密加工正在逼近“加工精度的极限”——原子尺度,如图1-2所示。在传统的超精密机械加工精度不断提高的同时,人们还发展了各种新的精密超精密特种加T技术,例如精密电火花加丁技术、精密激光加丁.技术、精密电解加T技术、以精密电铸为基础的L1GAT艺制造技术、精密增材制造技术(又称3D打印技术)、光刻制造技术、纳米制造技术等。超精密检测技术是超精密加工技术的伴侣,只有检测得出来才能加工得出来,因此两者的发展既互相制约也互相促进.所有这些为了实现产品或零件高的尺寸精度或特殊结构而采取的加工技术和检测技术统称为精密超精密制造技术。
    本文摘自杨辉编著的《精密超精密加工技术新进展》,由天隆航模精密机加工整理。更多有关机加工咨询请关注中山天隆航模官网。
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