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精密超精密加工技术综述

时间:2022-12-11 16:50:05 来源:网友投稿

摘 要:人类发展主要因素在于科技的创新性革命。新型科技不断出现,为人类创造出生活、工作、学习的全新体验。然而,科学技术的发展,也正悄然改变着生产技术。诸如对制造工艺所以提出的更高要求等。所以,本文从精密超精密加工技术角度出发,综合分析该技术对人类发展所起到的作用,以期能够借助本文的研究和阐释,帮助读者更加客观的了解精密超精密加工技术。

关键词:精密加工;超精密加工

随着科技的发展,工业生产中所涉及仪器,必然呈现出精密化发展趋势。因此,精密超精密加工技术研究,除了可以解决当前加工水平较低的问题,同时也为未来发展奠定基础。从技术上来看,精密超精密技术,主要用于切削、磨削和抛光。并针对原材料的硬脆特性,所以,此类技术被称之为精密超精密技术。而虽然硬脆材料在我国的应用频率较低,但随着高新产业发展的需要,其必然成为主要被加工材料形式。

精密超精密加工技术的使用,是指对现有材料加工特性基础上,所采取的精度更高的技术。所以,精密超精密加工技术,也是一种不断创新和衍生的概念。

就当前加工环境来看,最早产生该技术应是上世纪50年代,由于对工业生产要求的提升,新型加工技术逐渐引入到工业事业。进入90年代末期,一些特殊产业开始广泛使用精密加工,并将精度控制在0.1-1ym之间。而随着科技的发展,0.1ym已经无法满足更高精度的需求,故而产生了相对“极致”的超精密加工技术。

1 国外发展状况

精密超精密加工技术理念源自国外。从世界各国产品特征可以发现,该技术早期主要应用在美国、英国和日本。

美国的精密加工技术,源自于航天事业发展的需求,并于50年代末,创造出金刚石刀具切割。而此时得到广泛瞩目的“SPDT技术”,在目前仍旧是精密加工重要手段之一,原因在于其只能够实现0.025vm的极限。而由于金刚石器械的实现,美国的军工业、精密仪器生产工业,开始纷纷寻求精度更高的方式。1984年,美国LLL实验室,在金刚石刀具的基础上研发,希望借助金刚石原材料,研发出精度更高的切割技术。在美国能源部的帮助下,LLL实验室通过计算机控制的方式,创造出DTM-3型切割床,这是当时人类社会所能够实现精度最大的大型切割仪器,并将误差控制在28am。在1984年,LLL实验室通过之前的研究成果,再次将加工车床升级,并大幅度提升加工精度,最终获得LODTM型车床。虽然历经了三十余年的发展,但该型号的超精密切割机床,仍旧是人类世界所能够实现精度最高的仪器之一。

英国在精密超精机技术的研究上,并没有延续美国使用金刚石的方式。而英国得到发展的主要因素,在于其CUPE研究所作为举世闻名的精密超精密技术研究的组织。随着CUPE得到关注,市场资金不断融入,使其得到了充足的支持,并创造了Nanocentre中心。中心的成立,让欧洲地区对超精度切割、打磨的需求,不在需要远渡大西洋,仅在英国便能够实现精度较高的超精度处理。

日本虽然在精密超精密技术的起步较晚。但是,其精密器械加工,并不弱于美、英等国家。甚至到如今,日本已经成为精密超精密技术顶尖国家之一。而不同的是,日本此类技术不仅服务于军事、航空等领域,包括大部分民用产品,也多采取精密超精密技术加工。这也使得日本同类产品的销量,可以在全世界范围内遥遥领先。

2 国内发展状况

不可否认,我国精密超精密技术的研发和使用,与发达国家之间仍旧存在着巨大的差异。但是,从航天航空、军事武器等方面进步速度来看。可以表明,中国的精密超精密技术应用,已经初步达到世界前列。

国内此类技术的应用,始于上世纪70年代,并于80年代出现了达到世界水准的加工成果。但由于此时国内更注重的是经济发展,技术的革新和创造遭到民众忽视。进入80年代后期,北京机床研究所逐渐出现在民众视野。其生产的精密轴承和车床,开始用于民间工业生产。例如JCS-027、JCS-035等车床,均满足了国际上对超精密加工的标准。而该组织所研发的NAM-800车床,已经成为航天航空和竣工的主要机床型号;哈尔滨工业大学(哈工大)在精密超精密技术的研究,也为国家此类技术领域发展做出巨大贡献。

哈工大以美国的金刚石切割理念为基础,不断转变金刚石的切割特性,借此创造以金刚石为原材料的新型技术,最终推出金刚石微砂轮技术等新型技术模式,并达到世界超精密加工技术的标准;清华大学作为我国理科第一学府,促进人类发展的研究同样不会甘落于人后。其微位移工作台、磁盘加工等方面的成果,均在理论层面上超出国际水准。

更为重要的是,清华大学拥有丰富的商业经验,随着研究成果的出现,大量合作项目同步执行,为我国精密超精密的发展做出前所未有的贡献。

除此外,国防科大、北京理工等院校,在精密超精密技术的研究,也是促进我国此类技术不断发展的重要助力。

3 结语

精密超精密技术是我国实现整体经济发展的必要助力。因此,社会各界应当对此类技术更多的关注,并促进相关领域的研究,以使我国能够在精密超精密领域,逐渐占据世界顶尖行列。而本文研究除了客观的阐述该技术外,更希望能够以其发展历史,对同业研究学者有所启发。

参考文献:

[1] 袁巨龙,王志伟,文东辉.超精密加工现状综述[J].机械工程学报,2007(01).

[2] 吴云锋,陈洁.精密超精密加工技术综述[J].新技术新工艺,2007(06).

[3] 简金辉,焦锋.超精密加工技术研究现状及发展趋势[J].机械研究与应用,2009(02).

[4] 荣烈润.面向21世纪的超精密加工技术[J].机电一体化,2003(03).

作者简介:周甚(1992-),男,汉族,广东湛江人,本科,研究方向:机械制造及其自动化。

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