什么是精密制造技术

什么是精密制造技术一、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．，表面粗糙度Ra小于0．，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于001m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/min1500m/min，钛合金达150～，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～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状更加复杂的成形件，更加接近于净成形。（2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，将和质量预测方向发展。（5产过程的柔性化将会得到发展。（6大户转变为清洁生产技术。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～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，今天市场竞争生产比国外通用技术建设生产线，一条线就可节约上亿投资。传统的成形技术是建立在经验和实验数据基础上的技术，制定一行了大量研究，一些单位也研制了一些软件，但由于投入不足，形成商业软件的很少。近净成形与近无缺陷成形技术通常用于大批量生产，要求企业建的条件、环境比较恶劣，对这些机器人的需要数量相对较少、品种较多，所以需要由本专业人员参与研制。当今，人们对产品需求逐步提产线的要求，国外在近净成形生产方面已经出现了少量柔性生产线，动化程度和满足柔性化需求的生产线。国外企业为了保证产品质量，一方面加强质量管理，做好生产全保证近净成形生产质量稳定，能作到无缺陷或近无缺陷。在超高速加工技术方面，1976年美国的Vought公司研制了一台超高速铣床，最高转速达到了。特别引人注目的是，联邦德国Darmstadt工业大学生产工程与机床研究所从1978年开始系统试验，联邦德国组织了几十家企业并提供了2000多万马克支持该项研究工作。自80年代中后期以来，商品化的超高速切削机床不断出乃至各种高速加工中心等。瑞士、英国、日本也相继推出自己的超高速机床。日本日立精机的hg400III型加工中心主轴最高转速达～40000r/min，工作台快速移动速度为36～40m/min。采用直线电机的美国Ingersoll公司的hVm800型高速加工中心进给移动速度为60m/min。近年来，我国在高速超高速加工的各关键领域，如大功行了较多的研究，但总体水平同国外尚有较大差距。在超精密加工技术方面，美国是开展研究最早的国家，也是迄今处于世界领先地位的国家。早在50年代末，由于航天等尖端技术发术导弹及载人飞船用球面非球面大型零件。如美国LLL实验室和Y－121983年7月研制成功大型超精密金刚石车床DTm－3型，该机床可加工最大零件4500kg镜（包括x光天体望远镜）等。该机床的加工精度可达到形状误差为28nmRa4。该机床及该实验室1984年研制的LoDTm大型超精密车床一起仍是现在世界上公认的技术水平最高、精度最高的大型金刚石超精密车床。日本对超精密加工技术的研究相对于美、英来说起步较晚，但是为主要目标。所以日本在用于声、光、图象、办公设备中的小型、超的，甚至超过了美国。我国的超精密加工技术在70年代末期有了长足进步，80年代中超精密机床、部件和相关的高精度测试仪器等，如精度达0．025m的精密轴承、Jcs－027超精密车床、Jcs－031超精密铣床、Jcs－035超精密车床、超精密车床数控系统、复印机感光鼓加工机床、红外大功率激光反射镜、超精密振动－位移测微仪等，达到了国内领先、国工设备、磁盘加工及检测设备、微位移工作台、超精密砂带磨削和研华中理工大学、沈阳第一机床厂、成都工具研究所、国防科技大学等都进行了这一领域的研究，成绩显著。但总的来说，我国在超精密加工的效率、精度、可靠性，特别是规格（大尺寸）和技术配套性方面与国外比，与生产实际要求比，还有相当大的差距。3．国内研究基础在行业需要的关键技术方面我国已经开展了较多单项研究，其中一部分已经实现产业化，但总的说难度高的复杂技术还未能掌握。三、“十五”目标及主要研究内容1．目标（1上或接近国际先进水平，并结合我国情况在部分技术上有发展创新；满足企业技改和生产发展需要。（215000r/min，进给速度达～60m/min，砂轮磨削速度达100～；超精密加工基本实现亚微米级加工。2．主要研究内容（1）近净成形技术研究①近净成形新技术及其产业化技术接技术、精确热处理改性技术、优质高效表面改性及涂层技术、复杂完善相关数据，并达到实用化。②近净成形工艺模拟分析和优化技术研究解决成形工艺模拟的关键技术，使三维软件程序完善化、成熟化、商品化。并且宏观分析向微观分析发展。③成形生产线用机械手和机器人化，满足企业技术改造的需要。④近净成形生产自动线和柔性生产线建线技术以工艺为核心，研究掌握近净成形与近无缺陷成形自动生产线建领和实际资金，建设不同自动化、机械化程度生产线，也要根据发展需要，建设部分柔性生产线。⑤制造过程的质量控制技术达到对近净成形的全过程质量控制，从而保证最终产品质量和精度。⑥近净成形技术的虚拟制造和网络制造技术针对本行业中小企业多的特点，以协会、学会、生产力促进中心进行技术咨询，从而有利于提高企业整体水平。（2）超高速加工技术研究①超高速切削、磨削机理。对超高速切削和磨削加工过程、各种削性能以及超高速切削磨削的工艺参数优化等进行系统研究。②超高速主轴单元制造技术。主轴材料、结构、轴承的研究与开技术、虚拟设计技术研究；主轴换刀技术研究。③超高速进给单元制造技术。高速位置芯片环的研制；精密交流伺服系统及电机的研究；系统惯量与伺服电机参数匹配关系的研究；机械传动链静、动刚度研究；加减速控制技术研究；精密滚珠丝杠副及大导程丝杠副的研制等。④超高速加工用刀具磨具及材料。研究开发各种超高速加工（包国外工业发达国家90年代末的水平，磨具的磨削速度达到150m/s以上。⑤超高速加工测试技术。对超高速加工机床主轴单元、进给单元系统和机床支承及辅助单元系统等功能部件和驱动控制系统的监控行研究。（3）超精密加工技术研究①超精密加工的加工机理。“进化加工”及“超越性加工”机理研究；微观表面完整性研究；在超精密范畴内的对各种材料（包括被加工材料和刀具磨具材料）的加工过程、现象、性能以及工艺参数进行提示性研究。②超精密加工设备制造技术。纳米级超精密车床工程化研究；超精密磨床研究；关键基础件，如轴系、导轨副、数控伺服系统、微位移装置等研究；超精密机床总成制造技术