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              1. 超精密加工方法及其影響因素
                發布日期:2018-07-30

                  超加工技術是20世紀60年代發展和完善起來的,現已成為當代高技術產品的關鍵制造技術。近20年來,超加工不僅進入到國民經濟的各個領域,而且正從單件小批生產方式走向規模生產,可以預見,隨著新產品的不斷涌現,超加工的應用范圍將進一步擴大。而我國超加工技術起步較晚,技術水平與發達   相比也有   差距,因此,尋求超加工新的方法并探討其影響因素就成為目前迫在眉睫的問題。

                  一、超加工技術簡介

                  目前,超加工是指精度在0.1~0.01μm,表面粗糙度Ra值在0.03~0.05μm的加工技術,如金剛石刀具超切削、超磨料加工、超特種加工和復合加工等。它適用于元件、計量標準元件、大規模和規模集成電路的制造。而且,超加工的精度正處在亞納米級工藝,日趨向納米級工藝發展。

                  二、超加工方法

                  根據加工方法的機理和特點,超加工方法可以分為去除加工、結合加工和變形加工三大類。

                  (一)去除加工

                  去除加工又稱為分離加工,是從工件上去除一部分材料,傳統的機械加工方法,如在鑄鐵平板上完成的車削、銑削、磨削、研磨和拋光,以及特種加工中的電火花加工、電解加工等,均屬這種加工方法。

                  (二)結合加工

                  結合加工利用物化方法,將不同材料結合在一起。按結合的機理不同,它又分為附著、注入和連接加工三種。

                  1.附著加工又稱為沉積加工,是在工件表面上覆蓋一層物質,是一種弱結合,其中典型的加工方法是鍍;2.注入加工又稱為滲入加工,是在工件表面上注入某些元素,使之與基體材料產生物理化學反應,是具有共價鍵、離子鍵、金屬鍵的強結合,用以改變工件表層材料的力學機械性質,如滲碳、滲氮等;3.連接加工將兩種相同或不同材料通過物化方法連接在一起,如焊接、粘接等。

                  (三)變形加工

                  變形加工又稱為流動加工,利用力、熱、分子運動等手段,使工件產生變形,從而改變其尺寸、形狀和性能。

                  三、超加工技術的影響因素

                  影響超加工技術的因素很多,主要表現為以下幾點:

                  (一)加工機理

                  近年來,在傳統加工方法中,金剛石刀具超切削、金剛石微粉砂輪超磨削、高速切削、砂帶磨削等已占有重要地位;在非傳統加工中,出現了電子束、離子束、激光束等   加工、微波加工、超聲加工、蝕刻、電火花和電化學加工等多種方法,特別是復合加工,如磁性研磨、磁流體拋光、電解研磨、超聲研磨等,在加工機理上均有所創新,尤其以成型為代表的“堆積”加工,在加工技術領域具有里程碑意義。

                  (二)被加工材料

                  超加工的零件,其材料的化學成分、物理力學性能、加工工藝性能均有嚴格要求。例如,要求被加工材料質地均勻、性能穩定、無外部及內部微觀缺陷,不能含有雜質;其物理力學性能,如拉伸強度、硬度、延伸率、彈性模量、熱導率和膨脹系數等應達到   數量級;材料在冶煉、鑄造、輾軋、熱處理等工藝過程中,應嚴格控制熔渣過濾、輾軋方向、溫度等,使材質純凈、晶粒大小勻稱、無方向性,能滿足物理、化學、力學等性能要求。

                  (三)加工設備及其基礎元部件

                  對超加工所用的加工設備有下列要求:1.。包括高靜精度和高動精度,主要的性能指標有幾何精度、定位精度和重復定位精度、分辨率等,如主軸回轉精度、導軌運動精度、檢驗平板精度、分度精度等;2.高剛度。包括高靜剛度和高動剛度,除本身剛度外,還應注意接觸剛度,以及由工件、機床、刀具、夾具所組成的工藝系統剛度;3.高穩定性。設備在經運輸、存儲以后,在規定的工作環境下使用,應能長時間保持、抗干擾及穩定性。設備應具有良好的、抗振性等;4.高自動化。為了加工質量,減少人為因素影響,加工設備多采用數控系統實現自動化。

                  (四)加工工具

                  加工工具主要是指刀具和磨具。用金剛石刀具超切削,值得研究的問題有:金剛石刀具的超刃磨,其刃口鈍圓半徑應達到2~4nm,同時應解決其檢測方法,刃口鈍圓半徑與切削厚度關系密切,若切削的厚度欲達到10nm,則刃口鈍圓半徑應為2nm。磨具當前主要采用金剛石微粉砂輪超磨削,這種砂輪有磨料粒度、粘接劑、修整等問題,通常采用粒度為W20~W0.5的微粉金剛石,粘接劑采用樹脂、銅、纖維鑄鐵等。

                  (五)檢測與誤差補償

                  超加工   具備相應的檢測方法,不僅要對工件表面質量進行檢驗,而且要檢驗加工設備和基礎元部件的精度。其尺寸和形位精度可用電子測微儀、電感測微儀、電容測微儀、自準直儀等來測量;表面粗糙度可用電感式、壓電晶體式表面形貌儀等進行接觸測量,或用光纖法、電容法、超聲微波法和隧道顯微鏡法進行非接觸測量;表面應力、表面變質層、表面微裂紋等缺陷,可用X光衍射法、激光干涉法等來測量。檢測可采取離線的、在位的和在線的三種方式。

                  誤差預防是通過提高機床制造精度、加工環境等來減少誤差源對其影響;誤差補償是在誤差分離的基礎上,利用誤差補償裝置對誤差值進行靜態和動態補償,以誤差本身的影響,其中靜態誤差補償是根據事先測出的誤差值,在加工時通件或軟件進行補償;動態誤差補償是在在線檢測基礎上,在加工時進行實時補償。

                  (六)工作環境

                  超加工的工作環境是加工質量的   條件,環境因素主要指溫度。環境溫度可根據加工要求控制在±1℃~±0.02℃,甚至達到±0.0005℃。達到恒溫的辦法是采用多層套間,可逐步大恒溫間、小恒溫間,溫度控制的精度愈來愈高,再采用局部恒溫的方法,如恒溫罩,罩內還可用恒溫液噴淋,達到      的控制溫度。

                  基于超加工技術的重要性,對該技術的研究和都投入了大量的人力和財力,很多學者也在這方面做著大量的研究和實驗,相信在不久的將來超加工技術   會取得   大的進展。


                試驗平臺
                高精度偏擺儀
                花崗石方尺
                三維焊接工作臺
                直角尺彎板
                結晶器對弧樣板
                花崗石方尺
                千斤頂
                對弧樣板
                大型機床鑄件
                精密鑄件
                零號段內外弧對弧
                鑄鐵件
                定位角尺
                鑄鐵V型架
                測量平板(平臺)
                鋼性V型架
                V型定位塊B型
                裝配平板(平臺)
                鑄鐵直角尺
                花崗石V型架
                快速鎖緊銷
                地軌
                劃線平臺
                柔性焊接平臺

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