超精密微機械制造技術(shù)探究

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摘要：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，航天航空工業(yè)、微機械工業(yè)、生物工程等都有了很大的發(fā)展，這些行業(yè)的發(fā)展離不開精密微小零件的發(fā)展。目前，精密微小零件的發(fā)展方向愈加多元化，結(jié)構(gòu)特征也愈加復(fù)雜。相關(guān)行業(yè)對精密微小零件的各種功能和使用穩(wěn)定性的要求也越來越高。在這種環(huán)境背景下，進行有關(guān)超精密微小零件的研究十分必要。本文將結(jié)合目前超精密微小零件發(fā)展的現(xiàn)狀，開展有關(guān)超精密微機械制造技術(shù)的研究，希望能對我國未來超精密微機械制造技術(shù)的發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：超精密加工；微機械；機械制造

隨著相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，對超精密/精密微小零件的要求越來越高，需求量也不斷增加。超精密微機械制造技術(shù)是新興的一種科學(xué)技術(shù)，是在20世紀(jì)80年代末才出現(xiàn)的，在21紀(jì)獲得了較大的發(fā)展，并被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如國防領(lǐng)域、電子領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域等。為了滿足對精密微小零件的使用要求，微機械被應(yīng)用于精密微小零件加工中，從而也改變了現(xiàn)代裝備加工發(fā)展的方向。本文將從超精密微機械制造技術(shù)的內(nèi)涵入手，介紹超精密加工的特點，并對超精密微機械制造技術(shù)展開分析和研究。

1超精密微機械制造技術(shù)的內(nèi)涵

微制造系統(tǒng)的主要加工對象是微小機械零件，在加工的過程中主要依靠系統(tǒng)化和集成化的理論，通過觀察加工工件的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的要求進行加工、檢測、搬運等工序，與一般的零件加工相比，微小零件是要在比較狹小的空間完成上述工序。在進行微制造的過程中要堅持一個理念，就是小機床小零件理念，這種理念也是微制造技術(shù)和其它制造技術(shù)之間的區(qū)別。微制造系統(tǒng)的存在可以解決微小零件加工過程中遇到的問題，是進行微小零件加工一種有效的方法。超精密微機械制造技術(shù)加工的對象是微小零件，在加工的過程中對微小零件的尺寸有一個控制范圍，一般來說微小零件的尺寸要在10μm～10mm之間，且要具有復(fù)雜的幾何形狀。對于符合這兩種要求的微小零件進行加工和檢查才是屬于超精密微機械制造技術(shù)的應(yīng)用范圍。這種制造技術(shù)相比于其他技術(shù)而言具有操作方便、工作效率高、能耗低的優(yōu)勢。將超精密微機械制造技術(shù)應(yīng)用于零件加工中不僅能有效減少制造過程中的能源消耗，同時也可以最大限度的節(jié)約制造空間，這是符合現(xiàn)代綠色環(huán)保生產(chǎn)理念的，也是未來制造系統(tǒng)發(fā)展的主要方向之一。

2超精密加工的特點

超精密加工技術(shù)起源于20世紀(jì)，這種具有較高科技含量的加工技術(shù)隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展業(yè)越來越完善，能加工的微小零件尺寸已經(jīng)發(fā)展到納米級別。隨著超精密加工技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，這種加工技術(shù)具備的特點越來越多。超精密加工的特點主要包括以下幾個方面。第一，就是“進化”加工原則?！斑M化”加工包括直接和間接兩種加工方式。使用直接加工方式，使用的加工設(shè)備精度要比工件精度低，需要通過特殊加工工藝的處理才能滿足相應(yīng)的精度要求。這種加工方式適用于單件、小批量的生產(chǎn)過程。間接加工需要以直接加工方式為基礎(chǔ)，利用母機完成加工任務(wù)，這種加工方式適合于批量生產(chǎn)；第二，就是微量切削機理。這和一般的切削機理不同，是在晶體內(nèi)完成的切削工作；第三，使用了大量的新方法。這主要與工件加工技術(shù)的發(fā)展有關(guān)，傳統(tǒng)的切削和磨削方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代加工工藝的要求，特種加工、復(fù)合加工等新方法應(yīng)運而生，不斷提高加工的精度；第四，和高新技術(shù)產(chǎn)品的關(guān)系更加緊密。通過和高新技術(shù)產(chǎn)品的結(jié)合，可以大大提高加工的科學(xué)性和合理性，從而確保加工的質(zhì)量和精準(zhǔn)度。

3超精密微機械制造技術(shù)

超精密微機械制造技術(shù)是一種比較重要的技術(shù)，國內(nèi)外都對這種技術(shù)比較重視，同時也取得了很大的成果。但在微機械加工設(shè)備技術(shù)的研究方面，日本還是要遙遙領(lǐng)先于世界各國。日本研發(fā)的超精密微機械加工機床成功地解決了微機械切削加工中面臨的難題，能對復(fù)雜自由曲面進行加工。除了日本，德國在微機械加工設(shè)備技術(shù)方面的研究也比較領(lǐng)先，德國研究出的微切銑削技術(shù)可以對淬火鋼和硬鋁材料的微小零件進行切削加工。此外，德國還研究出專用于微小零件加工的系統(tǒng)，解決了大型機械無法進行微小零件加工的難題。相比于國外，國內(nèi)的研究還是比較緩慢的，但也取得了一定的成果。我國在微機械加工設(shè)備技術(shù)方面的研究主要集中于微小制造系統(tǒng)和微小切削技術(shù)兩個方面。哈工大研究出的微小型車銑加工系統(tǒng)已經(jīng)能達到國際水平。同時，我國還研發(fā)出來微摩擦磨損測試儀。這些研究成果為我國超精密微機械制造技術(shù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。微切削加工技術(shù)的研究重點不僅包括如何使加工的零件微小化，同時還包括要將微切削加工過程微小化。因此，在微切削加工技術(shù)方面的研究要關(guān)注加工的全過程，要全面掌握微切削的機理和相關(guān)參數(shù)信息。

4總結(jié)

總之，超精密微機械制造技術(shù)對于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展具有重要作用，國內(nèi)外對此都給予了高度的重視?，F(xiàn)階段，我國在超精密微機械制造技術(shù)方面的研究還要落后于國際先進水平。因此，應(yīng)加大在相關(guān)方向研究的力度，促使該項技術(shù)向更加科學(xué)系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

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[3]鄭穎.超精密微機械制造技術(shù)研究進展[J].科技風(fēng)，2014，(13)：241~241.

作者：賈美洋 劉宏 單位：邵陽學(xué)院魏源國際學(xué)院