现代先进制造中的超精密机械加工技术分析

邓万军 周继国

摘要：随着社会的发展和工业技术水平的不断进步，现代先进制造中的超精密机械加工技术应用愈发广泛，在航空航天领域、医疗机械领域、精密钟表领域等均发挥了巨大作用。笔者针对当前超精密机械加工技术的现状进行了简要阐述，针对超精密机械加工技术的组成进行了分析，研究了超精密机械加工配套设备需要具备的条件，并研究了超精密机械加工配套刀具及修整、环境因素等，最后给出了超精密机械加工技术未来的发展方向。本文的研究成果对于相关部门的管理及技术人员提高相关技术水平具有较好的参考意义。

关键词：现代;先进制造;超精密;机械;加工

前言

现代先进制造技术对于提升机械加工的精密度起到了较好的推动作用，特别是在航空航天领域，如果能够讲机械加工精密度提升一倍，则配套的工具性能呈指数增长，在装配要求较高的设备零件加工中体现更为明显[1]-[3]。通过实施超精密机械加工技术，大幅提升了配套工具的表面光洁度，实现了装配的精准度;提高了设备的使用寿命[4]-[6];同时也确保了零部件在相对运动过程中的磨损量降低到最少，提升设备运行的安全系数。

1、超精密机械加工技术的组成总体分析

1.1超精密机械切削加工技术分析

超精密机械切削加工技术是最基本、最基础的组成部分，该技术在应用过程中主要采用金刚石材质的切削刀具，该刀具能够极大提升加工零部件的表面粗糙度，特别是对于采用气密封的轴类零部件，筒状零部件等效果更佳。在进行切削加工过程中通过激光检测确保零部件的加工尺寸，切削机床本身采用恒温恒湿控制技术，避免了零部件表面切削过程中的氧化现象发生。

1.2超精密机械磨削加工技术分析

磨削不仅在常规机械加工中应用较多，在超精密机械加工中也必不可少。通过使用超精密机械磨削加工技术能够生产出镜面级别的零部件，同时确保零部件尺寸和配合。超精密机械磨削一般针对玻璃、陶瓷等零部件进行，超精密机械磨削过程中需要加强对振动的控制、温度的控制、湿度的控制等，进而确保磨削脆性材料的精度。近年来发展的纳米级超精密机械磨削技术能够满足高强度、高硬度的零件精准、优快加工。

1.3超精密机械能量新技术及显微加工技术分析

超精密机械能量新技术主要对零部件表面进行能量处理，如激光喷射、电射流处理、化学气相处理等，该技术在使用过程中也涉及到射线加工、电铸等技术。显微加工技术主要采用扫描显微设备对设备进行扫描和光刻加工，该设备具有极其精细的光刀直径，同时对于外部的电子干扰具有较强的抗干扰能力，设备运行成本较低，在国外已经得到了较为普遍的应用。

2、超精密机械加工配套设备研究分析

2.1超精密机械加工配套设备条件分析

超精密机械加工配套设备性能的好坏对于加工质量至关重要，也是实现超精密机械加工的前提条件，配套机床要求具有较高的强度、硬度、高稳定性和低变形度，通常采用陶瓷或者高硬度岩石为基座，主体转动设备采用气压动力和液压配合的方式，确保转动精度。配套机床丝杠的进给量通常在微米级，主要通过陶瓷电机开关进行控制，配合具有高分辨度的数字口感那只伺服电机系统。

2.2超精密机械加工配套机床特点研究

超精密机械加工配套机床特点特点主要提现在以下几个方面，首先是超精密机械加工配套机床通常与先进科学技术同步产生，为其专门加工特制零部件，其次是在超精密机械加工机床的安装中采用模块化、集成化的方式，确保了部装件的准确定位。最后是超精密机械加工配套机床注重对温度、湿度等外部环境的控制，通常采用液体冷却、加工轴温度恒定、保温隔离等措施。

3、超精密机械加工配套刀具及修整分析

超精密机械加工的配套刀具能够确保切削的精度，常用的金刚石刀具在使用过程中较为广泛，建立相关精密切削理论和切削特性的深入分析较为关键。当前金刚石刀具超精密加工的精度主要与刀刃的磨削质量有关，为此需要提升金刚石刀具的磨削圆弧半径精度，提升超精密加工效果。及时对刀具进行修整，采用超精细、超硬砂轮进行磨削，确保刀具的尺寸精度达到微米级。

4、超精密机械加工配套环境控制分析

在进行超精密机械加工过程中，对于环境的要求极其严格，而环境对于最终加工零部件的精度也会产生重大影响，通常在进行超精密机械加工的过程中要求环境温度为恒温、恒湿、无振动等。恒温的目的主要是將零部件的热应力变形控制在较小范围内，在实际的应用中可采用透明密封罩隔离，对精密加工机械喷洒恒温油的方式保持温度。同时，采取灰尘净化设备，将厂房内的干净程度保持在要求范围内。

5、超精密机械加工的未来发展方向分析

超精密机械加工技术经过多年发展，精度已经达到微米级甚至纳米级，后续的重点攻关方向重点为理论研究，对精密加工的定量分析。一方面要发展更加精密、更加高效的大型加工设备，促进加工计量一体化设计，实现实时监控;另一方面要结合当前的计算机技术、数控技术将材料的加工均匀性、连续性水平进行提升，同时避免操作过程中的人为误差的产生;最后是要与多学科进行结合，完善超精密机械加工理论。

6、结论

针对当前超精密机械加工技术的现状进行了简要阐述，针对超精密机械加工技术的组成进行了分析，研究了超精密机械加工配套设备要去具备的条件，并研究了超精密机械加工配套刀具及修整、环境因素等，最后给出了超精密机械加工技术未来的发展方向。本文的研究成果对于企业提高相关技术和水平具有较好的指导和参考作用。

参考文献

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作者简介：邓万军，男，汉族，籍贯：四川大英县，1976年2月出生，大学本科，工程师，主要研究方向：机加工工艺及模具夹具的设计技术。