1.概述精密和超精密加工技術的發(fā)展,直接影響到一個國家技術和國防工業(yè)的發(fā)展,因此世界各國對此都極為重視,投入很大力量進行研究開發(fā),同時實行技術保密,控制關鍵加工技術及設備出口。隨著航空航天、高精密儀器儀表、慣導平臺、光學和激光等技術的迅速發(fā)展和多領域的廣泛應用,對各種高精度復雜零件、光學零件、高精度平面、曲面和復雜形狀的加工需求日益迫切。目前國外已開發(fā)了多種精密和超精密車削、磨削、拋光等機床設備,發(fā)展了新的精密加工和精密測量技術。我國目前已是一個“制造大國”,制造業(yè)規(guī)模名列*四位,僅次于美國、日本和德國,近年來在精密加工技術和精密機床設備制造方面也取得了不小進展。但我國還不是一個“制造強國”,與發(fā)達國外相比仍有較大差距。我國每年雖有大量機電產品出口,但多數是技術含量較低、價格亦較便宜的中低檔產品;而從國外進口的則大多是技術含量高、價格昂貴的產品。目前我國每年需進口大量國內尚不能生產的精密數控機床設備和儀器,例如,2003年我國進口了價值41.6億美元的機床,而出口機床僅為3.8億美元,且主要為低精度的普通機床。 2004年我國進口機床為57.8億美元,出口機床僅為5.2億美元。2005年我國機床總產值約為50億美元,出口機床為8億美元,而進口機床則達到 67億美元。由于國外一些重要的高精度機床設備和儀器對我國實行封鎖禁運,而這些精密設備儀器正是我國發(fā)展國防工業(yè)和技術所迫切需要的,因此,為了使我國的國防和科技發(fā)展不受制于人,我們必須投入必要的人力物力,自主發(fā)展精密和超精密加工技術,爭取盡快將我國的精密和超精密加工技術水平提升到*水平。下面對國內外精密和超精密加工技術的發(fā)展情況介紹如下。 2.精密機床技術的發(fā)展精密機床是精密加工的基礎。當今精密機床技術的發(fā)展方向是:在繼續(xù)提高精度的基礎上,采用高速切削以提高加工效率,同時采用*數控技術提高其自動化水平。瑞士DIXI公司以生產臥式坐標鏜床*,該公司生產的DHP40高精度臥式高速鏜床已增加了多軸數控系統(tǒng),成為一臺加工中心;同時為實現(xiàn)高速切削,已將機床主軸的zui高轉速提高到24000r/min。瑞士MIKROM公司的高速精密五軸加工中心的主軸zui高轉速為42000r/min,定位精度達 5μm,已達到過去坐標鏜床的精度。從這兩臺機床的性能可以看出,現(xiàn)在的加工中心與高速切削機床之間已不再有嚴格的界限劃分。 3.使用金剛石刀具的超精密切削技術 3.1超精密切削技術的進展金剛石刀具超精密切削技術是超精密加工技術的一個重要組成部份,不少國防產品零件(如陀螺儀、各種平面及曲面反射鏡和透鏡、精密儀器儀表和大功率激光系統(tǒng)中的多種零件等)都需要利用金剛石超精密切削來加工。使用單晶金剛石刀具在超精密機床上進行超精密切削,可以加工出光潔度*的鏡面。超精密切削的切削厚度可極小,zui小切削厚度可至1nm。超精密切削使用的單晶金剛石刀具要求刃口極為鋒銳,刃口半徑在0.5~0.01μm。因刃口半徑甚小,過去對刃口的測量極為困難,現(xiàn)在已可用原子力顯微鏡(AFM)方便地進行測量。 3.2 超精密切削機理的研究對超精密切削機理的研究近年來有了不少進展。例如,超精密切削脆性材料時,加工表面可以不產生脆性破裂痕跡而獲得鏡面,這涉及到極薄切削時脆性材料塑性切除的脆塑轉換問題,zui近對此提出了不少新見解。由超精密切削玻璃的實驗結果可見,開始時切削厚度甚小,切除機理為塑性去除,加工表面無脆性破損痕跡。隨著切削厚度的增大,塑性切除逐漸轉化為脆性破裂去除,加工表面可見到明顯的脆性破損痕跡。目前,使用計算機仿真和分子動力學模擬等方法對超精密切削過程及機理的研究獲得了很好效果,一方面深化了對極薄層材料切削去除機理的認識,同時可以對超精密切削效果作出比較準確的預報。由超精密切削所形成加工表面的計算機仿真模擬預測和計算機仿真預測超精密切削單晶鋁不同晶面時的切削力可以看到,由于晶體的各向異性,導致在不同方向的切削力是不相等的。利用對超精密切削過程的分子動力學模擬,可以對超精密切削極薄層材料的動態(tài)切除過程進行觀察和分析,并能對切除過程進行動畫演示。
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