鹤城科技

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主管：齐齐哈尔市科学技术局

主办：齐齐哈尔市科学技术情报研究所

2020年第5期

导    言

精密和超精密加工经过数十年的努力，日趋成熟，不论是超精密机床、金刚石工具，还是超精密加工工艺已形成了一整套完整的超精密制造技术系统，为推动机械制造向更高层次发展奠定了基础，现在正在向纳米级精度或毫微米精度迈进，其前景十分令人鼓舞。随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造业开始将大量的人力、财力和物力投入先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中。

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精密与超精密加工未来发展

词条：精密及超精密加工

       精密、超精密加工技术是提高机电产品性能、质量、工作寿命和可靠性，以及节材节能的重要途径。如:提高汽缸和活塞的加工精度，就可提高汽车发动机的效率和马力，减少油耗;提高滚动轴承的滚动体和滚道的加工精度，就可提高轴承的转速，减少振动和噪声;提高磁盘加工的平面度，从而减少它与磁头间的间隙，就可大大提高磁盘的存储量;提高半导体器件的刻线精度(减少线宽，增加密度)就可提高微电子芯片的集成度。

       通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1µm，表面粗糙度为Ra0.1~0.01µm的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。

       精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。

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精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。

1.微细加工技术是指制造微小尺寸零件的加工技术；

2.超微细加工技术是指制造超微小尺寸零件的加工技术，它们是针对集成电路的制造要求而提出的，由于尺寸微小，其精度是用切除尺寸的绝对值来表示，而不是用所加工尺寸与尺寸误差的比值来表示。

3.光整加工一般是指降低表面粗糙度和提高表面层力学机械性质的加工方法，不着重于提高加工精度，其典型加工方法有珩磨、研磨、超精加工及无屑加工等。实际上，这些加工方法不仅能提高表面质量，而且可以提高加工精度。精整加工是近年来提出的一个新的名词术语，它与光整加工是对应的，是指既要降低表面粗糙度和提高表面层力学机械性质，又要提高加工精度(包括尺寸、形状、位置精度)的加工方法。

       超精密加工就是在超精密机床设备上，利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的相对运动，对材料进行微量切削，以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程。当前的超精密加工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。

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精密加工产业发展现状

       2.孔加工技术的发展现状及应用

       汽车、模具零部件、金属加工大都采用以CNC机床为中心的生产形态，进行孔加工时，也大都采用加工中心、CNC电加工机床等先进设备，高速、高精度钻削加工已提上议事日程。目前，正在探索一种应用范围广而且工艺合理的超声波振动切削模式，其中包括研究机床的适应特性等内容。随着这些问题的顺利解决，今后可望更好地实现直径更小的微小深孔加工，加工精度会更高。

       1.精密成型加工的发展现状与应用

       我国的超塑成形技术在航天航空及机械行业也有应用，如航天工业中的卫星部件、导弹和火箭气瓶等，采用超塑成形法制造侦察卫星的钦合金回收舱。与此同时，还基本上掌握了锌、铜、铝、钦合金的超塑成形工艺，最小成形厚度可达0．3mm，形状也较复杂。此外，国外已广泛应用精密模压成形技术制造武器。常用的精密模压成形技术，如闭塞式锻造、采用分流原理的精密成形及等温成形等国外已用于军工生产。目前，精密模压技术在我国应用还较少，精度也较差，国外精度为±0.05—0.10mm，我国为±0.1—0.25mm。

      3.特种热处理的发展现状与应用

       特种热处理工艺是国防工业系统关键制造技术之一。真空热处理以其特有的无污梁、无氧化、工件变形小和适用范围广等优点，广泛用于航空航天结构件处理，如齿轮结构件表面渗碳或渗氮，导弹和航天器各种合金或钢件的去应力、增强或增韧处理等。典型结构如：仪表零件、传动结构、燃料贮箱、发动机壳体等；美国热处理炉约有50%以上为真空热处理炉。真空热处理炉已广泛采用了计算机控制,目前已发展到真空化学热处理和真空气淬热处理，包括高压真空气淬、高流率真空气淬和高压高流率真空气淬技术等。另外，激光热处理技术在国外已广泛用于航空、航天、电子、仪表等领域，如各种复杂表面件、微型构件、需局部强化处理构件、微型电子器件、大规模集成电路的生产和修补、精密光学元件、精密测量元件等。

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      4.数控电火花加工新工艺的应用

      a.标准化夹具

     数控电火花加工为保证极高的重复定位精度且不降低加工效率，采用快速装夹的标准化夹具。标准化夹具，是一种快速精密定位的工艺方法，它的使用大大减少了数控电火花加工过程中的装夹定位时间，有效地提升了企业的竞争力。目前有瑞士的EROWA和瑞典的3R装置可实现快速精密定位。

       b.混粉加工方法 

       在放电加工液内混入粉末添加剂，以高速获得光泽面的加工方法称之为混粉加工。该方法主要应用于复杂模具型腔，尤其是不便于进行抛光作业的复杂曲面的精密加工。可降低零件表面粗糙度值，省去手工抛光工序，提高零件的使用性能（如寿命、耐磨性、耐腐蚀性、脱模性等）。混粉加工技术的发展，使精密型腔模具镜面加工成为现实。

       c.摇动加工方法

      电火花加工复杂型腔时，可根据被加工部位的摇动图形、摇动量的形状及精度的要求,选用电极不断摇动的方法,获得侧面与底面更均匀的表面粗糙度，更容易控制加工尺寸,实现小间隙放电条件下的稳定加工。

  

         d.多轴联动加工方法

        近年来，随着模具工业和IT技术的发展，多轴联动电火花加工技术取得了长足的进步。模具企业采用多轴联动的方法来提高加工性能，如清角部位在加工可行的情况下采用X、Y、Z三轴联动的方法，即斜向加工，避免了因加工部位面积小而发生放电不稳定的现象。模具潜伏式胶口的加工通过对电极斜度装夹定位的设计，也可进行斜向多轴联动加工。采用多轴回转系统与多种直线运动协调组合成多种复合运动方式，可适应不同种类工件的加工要求，扩大数控电火花加工的加工范围，提高其在精密加工方面的比较优势和技术效益。

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精密及超精密制造未来发展

        未来我国高端制造要着力在精密超精密制造方向、先进制造工艺与装备、测试与控制技术及仪器设备、关键基础件上实现重点突破。精密超精密制造代表着工业制造在高端、极端、微细、极致上的实力与水平，集成了数字制造、网络制造、智能制造的特征，涉及高速高效柔性数控机床、高精密加工中心、精密电子元器件制造、微系统制造等，需要大力提升实力与水平；先进制造工艺与装备是实现制造设计、执行加

工、测试控制的关键，如工业3D打印、精密超精密制造工艺与装备等制造，需要着力研究开发；测试与控制技术决定着制造的过程和质量，需要极力改变工控系统、高端仪器对外依赖的局面；关键基础件是高端制造的前提和基础，高性能电子元器件、传感器、宇航级可编

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程门阵列（FPGA）以及高质量的轴承、液—气—密件、驱动器、减速器、控制器等，为高端制造提供了坚实的硬件支撑，在制造基础上必不可缺。

       精密及超精密制造将向高精度、高效率、大型化、微型化、智能化、工艺整合化、在线加工检测一体化、绿色化等方向发展。

打造中国高端制造品牌

加快制造业高质量发展