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什么是精密制造技术

时间:2007-11-1栏目:职教论文

一、技术概述
    精密制造技术是指零件毛坯成形后余量小或无余量、零件毛坯加工后精度达亚微米级的生产技术总称。它是近净成形与近无缺陷成形技术、超精密加工技术与超高速加工技术的综合集成。
    近净成形与近无缺陷成形技术改造了传统的毛坯成形技术,使机械产品毛坯成形实现由粗放到精化的转变,使外部质量作到无余量或接近无余量,内部质量作到无缺陷或接近无缺陷,实现优质、高效、轻量化、低成本的成形。该项技术涉及到铸造成形、塑性成形、精确连接、热处理改性、表面改性、高精度模具等专业领域。
    超精密加工技术是指被加工零件的尺寸精度高于0.1µm,表面粗糙度Ra小于0.025µm,以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01µm的加工技术,亦称之为亚微米级加工技术,且正在向纳米级加工技术发展。
    超精密加工技术主要包括:超精密加工的机理,超精密加工的设备制造技术,超精密加工工具及刃磨技术,超精密测量技术和误差补偿技术,超精密加工工作环境条件。
    超高速加工技术是指采用超硬材料的刀具,通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。
    超高速加工的切削速度范围因不同的工件材料、不同的切削方式而异。目前,一般认为,超高速切削各种材料的切速范围为:铝合金已超过1600m/min,铸铁为1500m/min,超耐热镍合金达300m/min,钛合金达150~1000m/min,纤维增强塑料为2000~9000m/min。各种切削工艺的切削速度范围为:车削700~7000m/min,铣削300~6000m/min,钻削200~1100m/min,磨削250m/s以上等等。
    超高速加工技术主要包括:超高速切削与磨削机理,超高速主轴单元制造技术,超高速进给单元制造技术,超高速加工用刀具与磨具制造技术,超高速加工在线自动检测与控制技术等。
    二、现状及国内外发展趋势
    1.技术发展趋势
    近净成形与近无缺陷成形技术在下世纪初有以下发展趋势:
    (1)近净成形技术生产的成形件精度会进一步提高,可以做出形状更加复杂的成形件,更加接近于净成形。
    (2)近净成形技术会不断有新发展,一方面原来的工艺方法会得到不断改进提高,另一方面综合利用各种成形手段会出现新的复合成形新工艺。
    (3)随着新材料的出现,不少材料用传统加工方法很难加工,从而推动了新材料近净成形技术的发展。
    (4)计算机的发展、非线性问题计算方法的发展,推动了非线性有限元等技术发展,使数值模拟技术由学校、研究单位走向工厂,将广泛用于成形工艺分析,并且将由宏观模拟进一步向微观的组织模拟和质量预测方向发展。
    (5)解决自动化大批量生产与用户对产品个性化要求的矛盾,生产过程的柔性化将会得到发展。
    (6)由于高效、节能、节材带来的材料和资源的节约和有效利用、成形技术和装备的进步、无污染工艺材料的采用,使成形技术由污染大户转变为清洁生产技术。
    超精密加工技术的发展趋势是:向更高精度、更高效率方向发展;向大型化、微型化方向发展;向加工检测一体化方向发展;机床向多功能模块化方向发展;不断探讨适合于超精密加工的新原理、新方法、新材料。21世纪初十年将是超精密加工技术达到纳米加工技术的关键十年。
    在超高速加工技术中,刀具材料已从碳素钢和合金工具钢,经历高速钢、硬质合金钢、陶瓷材料,发展到人造金刚石及聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼及聚晶立方氮化硼(CBN);切削速度亦随着刀具材料创新而从以前的12m/min提高到1200m/min以上。因此有人认为,随着新刀具(磨具)材料的不断发展,每隔十年切削速度要提高一倍,亚音速乃至超声速加工的出现不会太遥远了。
    2.国内外现状
    工业发达国家的近净成形技术在近20多年来有很大发展,已经成为机械制造业主要的制造技术,在铸造、锻压、焊接、热处理和表面改性方面都已占据了总产量的主要地位。在我国近净成形技术在整个成形生产中比重还比较低,成形件精度总体平均要比国外低1~2个等级,一些先进的近净成形技术在我国只有少数企业采用,一些复杂难成形件我国还不能生产,部分先进成形设备、机械手和机器人、很大一部分高水平自动化生产线建线技术,我国还不能全部立足国内,因而总体水平上要比先进国家落后15~25年。每一个专业方向上,国外近20年来都出现了一批新技术,有一些我们还没有掌握,有一些虽然做了试验研究,还没有用于生产。
    过去人们往往侧重于单项技术的发展和应用研究,今天市

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