微机械制造中对精密超精密加工技术的有效应用

微机械制造中对精密超精密加工技术的有效应用

作者：陈治

来源：《河南科技》2016年第23期

摘 要：最近几年，我国的微机电系统和机械零件制造业在社会经济发展的影响下，呈现出突飞猛进的发展势头。精密超精密加工技术也对我国的航天、国防和微电子工业等行业发展起到了至关重要的促进作用。因此，在微机械制造中运用精密超精密加工技术，不但能够使我国的微机械零件制造水平得到提升，还能带动我国微机械制造业进一步的发展。 关键词：微机电系统；精密超精密加工技术；微机械制造

中图分类号：V261 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2016）12-0085-02

随着我国社会经济的持续快速发展，我国的工业发展水平也越来越高。同时，经济的发展也给我国的航空和国防领域、电子领域带来了技术变革。而技术的变革又对我国的精密和超精密零件制造技术要求越来越高。因此，为了满足工业领域内制造业对精密超精密零件的制造要求，在进行超精密零件加工时，还要应用微机械技术，从而确保超精密零件加工技术的质量水平。

1 超精密加工技术的特点

随着超精密加工技术的发展，人们对于超精密零件的加工尺寸精度要求越来越高。而且，在超精密加工技术不断完善和改进的过程中，超精密加工技术的特点也越来越清晰。 1.1 进化加工原则

超精密加工技术的进化加工主要分为直接式和间接式2种[1]。直接式进化加工技术使用的设备，以及工具精度和工件的精度相比，明显要低于工件精度，经过特殊工艺装备处理之后，单件、小批量的共建生产适合用直接式的金华加工方式。而间接式进行加工是以直接式进化加工为基础的，而且和直接式进化加工技术不同，间接式进行加工更适合进行批量生产。 1.2 应用新的加工方法

传统的切削和磨削方法的局限性随着工件加工技术的发展，变得越来越突出。而且由于这两种技术的精度已经达到极限，因而在此基础上无法提升加工技术的水平。但如果使用超精密加工技术的话，不仅可以使用特种加工技术，还能进行复合加工，不单突破了加工精度的极限，还能提高加工精度的水准。

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1.3 利用综合的制造工艺进行零件加工

使用超精密加工技术加工零件时，还要对加工零件的材料、加工使用的设备、加工方法、加工所用的工具等进行综合考虑，以此保障加工零件的质量水平。当然，在这种加工环境下进行零件加工，也会在一定程度上增加加工技术的复杂程度，提高加工的难度。 1.4 超精密加工技术要与高新技术相结合

在采用超精密加工技术对零件进行加工时，由于加工设备的投入成本很高，因而一般很少以系列加工的方式进行零件加工，而是有针对性地设计某一特定产品。因此，超精密加工技术要和高新技术联合使用，能更好地提高产品设计的水准，确保零件加工的质量水平。 1.5 超精密加工技术与自动化技术的有机结合

在对机械工间进行超精密加工时，除了要使用超精密加工技术外，还要运用自动化技术，同时要实现监测和控制技术的自动化，减少工件加工人员使用超精密加工技术的次数，防止因为人为因素的影响，降低工件加工的质量。 2 精密超精密微机械制造技术 2.1 超精密微机械的加工设备技术

因为超精密微机械制造技术是促进工业发展的有效技术之一，因而在世界范围内人们对于超精密加工技术的研究都很重视。而日本的微机械加工设备技术一直处于领先水平，比如由日本研制的超精密微机械加工机床，不仅提高了超精密微机械加工设备技术的整体水平，还使超精密微机械切削过程中难解的技术问题迎刃而解[2]。除了日本以外，德国在超精密微机械加工设备技术方面的技术水平也处于国际前沿，比如德国的微切铣削技术，就被广泛应用到淬火钢、硬铝材料的微型零件切削中。而微小型的加工系统也被运用到微小零件的加工中。 和国外微机械加工设备技术研究成果相比，我国在微机械加工设备技术方面的研究也取得了一定的效果。但我国高校科研单位研究的主要方向是微小制造系统和微小切削技术。例如，我国哈尔滨工业大学研制出的超精密三轴联动数控铣床，北京理工大学设计的车铣加工系统，都提升了我国的超精密微机械加工技术水平。而且，我国还研发了微摩擦磨损测试仪，这种测试仪不但能够检测出零件磨损的程度，还具备微小型切削功能。 2.2 微切削加工技术

微切削加工技术除了有加工工件外，还有刀具微小化。另外，还要在加工零件的过程中，实现加工零件的微小化。当然，制造微小化加工零件也是微切削加工技术的重要工作内容之一。因而，在微切削加工技术进行研究时，还要认真研究微切削的过程，以便对微切削的机理

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进行精准把握，进而明确微切削加工的参数，使微切削加工系统的设计更加科学合理，进而提高加工工件和工具的精度，延长加工工件的使用寿命[3]。

微切削作为非线性特征的动态加工技术，如果能对其切削过程进行认真研究，还能在很大程度上提升微切削加工过程中的准确性。而且因为微切削过程有一个切削极限，当切削工件时如果达不到最小的切削极限，就很难形成微切削。因此，在对加工工件进行微切削时，还要确保其最小切削极限。另外，不同加工工件的最小微切削极限也不相同，为了确定加工零件的最小切削极限，还要建立相应的微切削模型，以保证不同的模型对应不同的微切削工件材料。除此以外，影响微切削最小切削极限的因素还包括刀具变形、刀具刃口和刀具磨损等，因而在确定微切削最小切削极限时，也要将这些因素综合考虑在内，以便有效提高微切削最小切削极限的准确性，同时提升微切削的有效性，促进微切削的形成[4]。 3 结语

精密超精密微机械制造技术是当前工业发展中的一项重要技术，因此世界各国对超精密机械制造技术都很重视。但在国内外的超精密微机械制造技术发展情况对比上，我国的超精密加工技术和国外的加工制造技术之间仍有很大的差距。所以，为了减小我国超精密加工技术与国际超精密加工技术的差距，我国还要在已有的发展优势上，借助国外先进的超精密加工技术设计理念和方法，对超精密微机械制造系统展开深入研究，降低微小零件的加工制造成本，扩展工件加工材料的范围，提升我国的微机械产品质量，进一步推动我国超精密微机械制造业的发展。

参考文献：

[1]郑颖.超精密微机械制造技术研究进展[J].科技风，2014（13）：241. [2]张志华.超精密微机械制造技术分析[J].科技创新与应用，2015（28）：145. [3]商凌云.超精密微机械制造技术研究[J].橡塑技术与装备，2016（8）：22-23，37. [4]杨辉.精密超精密加工技术在微机械制造中的应用[J].航空精密制造技术，2006（1）：1-4.