机械加工的超精密化和加工机械的微型化发展研究

钱雨豪

摘 要：现阶段我国机械行业正处于高速发展时期，严格的操作程序和标准化的精度要求都被应用于机械加工的过程中，并以此确保加工件在日常生活中的正常使用。超精细加工与加工机械的微型化加工是机械加工过程中的重要组成部分，能有效提升机械的正常使用寿命，因此超精密加工与加工机械的微型化加工质量直接影响着机械的质量。本文将对在机械加工过程中超精细与加工机械微型化进行研究与探讨。

关键词：机械加工技术;超精密加工;机械微型化

一、引言

上世纪60年代初期，美国在用单刃金刚石车刀镜面削铝合金和无氧铜时，机械加工中的超密度化技术便开始兴起，在近六十年的使用过程中此项技术在今天已取得了惊人的成就。近几年超密度加工正从亚微米级向纳米级发展，在发展过程中相关技术人员应积累相关经验，使机械加工超精密化与微型化得到快速發展，并应用在实际机械生产过程中，使机械加工行业获取优良技术。

二、超精密加工与现代科学技术

超精密加工技术主要应用于机床的作业中，因此机床的制造与研究直接影响机械超密度加工质量。目前美国、英国、日本三个国家在超密度加工行业处于领先位置，三个国家中超密度加工设备水平较高，而且被广泛地使用在商业化生产过程中，并取得了优异的成绩。美国Union Carbide公司在1962年利用半球车床研制出机械超密度技术，主要在机床中加入金刚石进行超精密镜面切割技术，在球形及半球形加工过程中可充分使用此项技术。

美国Moore Nanotechnologe Sestem公司生产的超精密金刚石车床Nanotech250UPL，此项技术代表着纳米加工机床的发展水平。

利用天然黑化岗岩作为机床的整体机构，采用激光全息式直线移动设备作为控制系统的全闭环控制系统，并运用PC与Windows结合运动控制系统，将线性通过高科技编程技术控制在1nm，并将其旋转密度控制在0.0100001范围之内，研究过程中严格控制铝合金加工工件的加工密度。众所周知，在机械加工中，铝合金成为常用的加工工件，并广泛使用在生产工作中，因此铝合金加工密度的控制直接影响着机械加工质量。相关部门规定铝合金加工工件的密度控制在P-V值小于等于0.0125um以内，其表面粗糙程度控制在Ra2.0um以内，严格保证铝合金技工技术。

三、精密度加工与加工微型化研究

（一）机械精密度切削过程

在机械精密度加工过程中，切削工艺是重要的部分，在工件生产结束后，利用金刚石进行工件切削流程。现如今我国切削工艺已达纳米级，纳米级切削工艺能确保工件切削的完美程度。机械工件在切削过程中应把切削工件视为分子的集合体，充分考虑到分子之间产生的相互作用，利用分子作用进行切削工作。切削工作在操作前期，应对工件的使用去向进行详细了解，工件切削程序结束后进行打磨流程。完成各项工作流程后，工件将使用在生产建筑方面，因此切削过程尤为重要，在切削过程中要保证工件按照要求的形状完成作业，确保切削工件的完整程度。

（二）机械工件的研磨过程

机械工件的研磨过程中对精密度加工要求较高，机械工件的研磨直接影响着工件的使用。工件在经过切削流程后，便进入研磨流程，研磨流程主要降低工件表面粗糙现象，以及工件切削过程中周边出现的粗糙现象。以往研磨作业是将工件表面进行研磨与抛光完成打磨工序，其主要缺点是工作效率低，在操作过程中需要投入大量的人力，直接影响着研磨工艺的生产效益。传统研磨工艺对加工工件结构具有一定的局限性，非球面及复杂工件加工过程中传统研磨工艺发挥不出作用。针对这一现象的发生，日本在现有工艺的基础上研发出延展性状态磨削工艺，并成功使用在研磨工作中，使工件获得无痕光滑的表面。

磨削工艺在加工过程中，利用金刚石砂轮进行循环式磨削流程。磨削前期应对工件的大小及形状进行充分了解，并在机床电子计算机设备中调制出相应数据，确保在磨削过程中将机床上的金刚石置于工件表面。此项工艺操作过程中研究出现金刚石磨削面小于工件表面的现象，如发生此类现象，将影响工件磨削工艺的操作过程，严重时将影响工件日后 的正常使用。研磨工艺在操作过程中，应严格按照相关流程进行操作，通过电子计算机设备严格控制工件研磨时间，研磨过程中应对工件表面进行反复修正加工。工件在机床研磨工序结束后，相关人员应对工件表面进行严格检查，如检查过程中发现工件表面仍有粗糙现象，应及时将工件进行二次研磨，研磨工艺主要作用是确保工件表面呈现出光滑现象。

四、机械加工的微型化

在机械加工过程中，微型化技术被广泛使用，其优点是在机械加工过程能有效减少原材料的使用量，降低机械企业成本开支。微型化属于小型设备，对操作环境不设局限性，并可较少操作环境的占地面积，因此在机械加工过程中微型化设备备受工业企业的青睐。

改型化设备最早起源于日本，微型化设备在研制过程中融入了大量的先进技术，在机械工件加工过程中能够提供方便条件。

微型化设备在使用过程中有着严格的操作流程，当加工工艺达到纳米技术时，就应充分使用微型化技术进行微系统设计技术。微型设备一般控制在几厘米或是更小的小型装置，具有独立的智能系统，传感器、作动器、微能源是微型设备的重要组成部分。

微型化设备主要使用在尺寸较小的工件加工中，尺寸较小的工件需要高含量的加工技术，一般加工设备达不到加工工件的完美度，因此在小工件加工过程中应充分使用微型化设备。传统小工件在切割工程中存在严重的尺寸误差现象，并且在切割结束时不能有效地进行工件表面研磨工艺，而使用微型化设备可避免出现尺寸误差的现象。在小工件研磨过程中，微型化设备可使工件表面达到平滑程度。

五、结束语

现如今我国机械行业正处于高速发展阶段，工业企业对社会经济发展起着重要作用，因此在机械加工过程中应充分利用现代高科技技术，超精密度与微型化设备对机械行业发展有着决定性因素，因此在机械加工工程中应充分利用超精密度设备与微型化设备，推动我国机械行业的快速发展。

参考文献：

[1]刘威.机械加工的超精密化和加工机械的微型化[J].工业技术.2014，7.

[2]王加春，基于微纳米摩擦学的超精密加工技术研究进展[J].燕山大学学报，2012，5（2）：101-201.