【文章內容簡介】 件的加工，它不同于傳統(tǒng)的車床，不需要改造、更新許多工夾具和檢具，更不需要重新新調整車床。因此，數(shù)控車床可以快速地從加工一種零件轉變?yōu)榧庸ち硪环N零件，這就為單件、小批以及試制新產品提供了極大的便利。它不僅縮短了生產準備周期，而且節(jié)省 了大量工藝裝備費用。 加工精度高 數(shù)控車床是以數(shù)字形式給出的指令進行加工的，由于目前數(shù)控裝置的脈沖當量（即每輸出一個脈沖后數(shù)控機床移動部件相應的移動量）一般達到了 ，而且進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進行補償，因此，數(shù)控車床能達到比較高的加工精度和質量穩(wěn)定性。這是由數(shù)控車床結構設計采用了必要的措施，以及機電結合的特點決定的，首先是結構上引入了滾珠絲杠螺母機構、各種消除間隙結構等，使機械傳動的誤差盡可能?。黄浯问遣捎昧塑浖妊a償技術，使機械誤差進一步減少；第三是用程序 控制加工，減少了人為因素對加工精度的影響。這些措施不僅保證了較高的加工精度，同時還保證了較高的質量穩(wěn)定性。 生產效率高 零件加工所需要的時間包括機動時間與輔助時間兩部分。數(shù)控車床能夠有效地減少這兩部分時間，因而加工生產率比一般車床高得多。數(shù)控車床主軸轉速和進給量的范圍比普通車床的范圍大，每一道工序都能選用最有利的切削用量，良好的結構剛性允許數(shù)控車床進行大切削用量的強力切削，有效地節(jié)省了機動時間。淺談精密與超精密加工技術 5 數(shù)控車床移動部件的快速移動和定位采用了加速與減速措施，因而選用了很高的空行程運動速度，消耗在快進、快退和定 位的時間要比一般車床少的多。 數(shù)控車床的加工精度比較穩(wěn)定，一般只做首件檢驗或工序間關鍵尺寸的抽樣檢驗，因而可以減少停機檢驗的時間。在使用帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控車削中心機床時，在一臺機床上實現(xiàn)了多道工序的連續(xù)加工，減少了半成品的周轉時間，生產效率的提高就更為明顯。 自動化程度高 數(shù)控車床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了操作面板、裝卸零件、關鍵工序的中間測量以及觀察機床的運行之外，其他的機床動作直至加工完畢，都是自動連續(xù)完成，不需要進行繁重的重復性手工操作，勞動強度與緊張程度均 大為減少，勞動條件也得到相應的改善。 良好的經濟效益 使用失控車床加工零件時，分攤在每個零件上的設備費用是比較昂貴的。但在單件、小批量生產情況下，可以節(jié)省工藝裝備費用、輔助生產工時、生產管理費用及降低廢品率等，因此能夠獲得良好的經濟效益。 有利于生產管理的現(xiàn)代化 用數(shù)控車床加工零件，能準確地計算零件的加工工時，并有效地簡化了檢驗和工夾具、半成品的管理工作。這些特點都有利于使生產管理現(xiàn)代化。 數(shù)控車床在應用中也有不利的一面，如提高了起始階段的投資，對設置維護的要求較高，對操作人員的技術水平要求 較高等。 淺談精密與超精密加工技術 6 2 超精密加工 設備 超精密加工的設備要求 高精度 包括高的靜精度和動精度，主要的性能指標有幾何精度、定位精度和重復定位精度、分辨率等，如主軸回轉精度、導軌運動精度、分度精度等； 高剛度 包括高的靜剛度和動剛度，除本身剛度外，還應注意接觸剛度，以及由工件、 高穩(wěn)定性 設備在經運輸、存儲以后，在規(guī)定的工作環(huán)境下使用，應能長時間保持精度、 高自動化 為了保證加工質量，減少人 為因素影響，加工設備多采用數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)自動化。 加工工具 加工工具主要是指刀具、磨具及刃磨技術。用金剛石刀具超精密切削，值得研究的問題有：金剛石刀具的超精密刃磨，其刃口鈍圓半徑應達到 2～ 4nm，同時應解決其檢測方法，刃口鈍圓半徑與切削厚度關系密切，若切削的厚度欲達到 10nm，則刃口鈍圓半徑應為 2nm 磨具當前主要采用金剛石微粉砂輪超精密磨削，這種砂輪有磨料粒度、粘接劑、修整等問題，通常，采用粒度為 W20～ 的微粉金剛石，粘接劑采用樹脂、銅、纖維鑄鐵等 。 加工設備的質量與基礎元部件，如主軸系 統(tǒng)、導軌、直線運動單元和分度轉臺等密切相關，應注意這些元部件質量。此外，夾具、輔具等也要求有相應的高精 超精密加工的應用領域 航天、航空工業(yè)中，人造衛(wèi)星、航天飛機、民用客機等，在制造中都有大量的精密和超精密加工的需求，如人造衛(wèi)星用的姿態(tài)軸承和遙測部件對觀測性能影響很大。該軸承為真空無潤滑軸承，其孔和軸的表面粗糙度要求為 m，即1nm，其圓度和圓柱度均要求納米級精度。被送入太空的哈勃望遠鏡 (HST)，可攝取億萬千米遠的星球的圖像 ， 為了加工該望遠鏡中直徑為 、重達 900kg 的大淺談精密與超精密加工技術 7 型反光鏡，專門研制了一臺形狀精度為 m 的加工光學玻璃的六軸 CNC 研磨拋光機。據(jù)英國 RollsRoyce 公司報道，若將飛機發(fā)動機轉子葉片的加工度，由60μ m 提高到 12μ m、表面粗糙度由 m 減少到 m，發(fā)動機的加速效率將從 89%提高到 94%；齒輪的齒形和齒距誤差若能從目前的 3～ 6μ m，降低到 1μ m，則其單位重量所能傳遞的扭距可提高近 1 當前，微型衛(wèi)星、微型飛機、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展十分迅猛，涉及微細加工技術、納米加工技術和 微型機電系統(tǒng) (MEMS)等已形成微型機械制造。這些技術都 在精密和超精密加工范疇內，與計算機工業(yè)、國防工業(yè)的發(fā)展直接相關 。 超精密加工的發(fā)展趨勢 在過去相當長一段時期，由于受到西方國家的禁運限制，我國進口國外超精密機床嚴重受限。但當 1998 年我國自己的數(shù)控超精密機床研制成功后，西方國家馬上對我國開禁，我國現(xiàn)在已經進口了多臺超精密機床。 我國北京機床研究所、航空精密機械研究所、哈爾濱工業(yè)大學等單位現(xiàn)在已能生產若干種超精密數(shù)控金剛石機床，如北京機床研究所研制的加工直徑 800mm的超精密車床和哈爾濱工業(yè)大 學研制的超精密車床，這兩臺機床均有兩坐標精密數(shù)控系統(tǒng)和兩坐標激光在線測量系統(tǒng)，可以加工非球回轉曲面；還有哈爾濱工業(yè)大學研制了加工 KDP晶體大平面的超精密銑床。 KDP 晶體可用于光學倍頻，是大功率激光系統(tǒng)中的重要元件。必須承認，在超 ?密機床技術方面，我們與國外先進水平相比還有相當大的差距，國產超精密機床的質量水平尚待進一步提高。 在大型超精密機床方面，目前美、英、俄等國都擁有自行開發(fā)的大型超精密機床，而我國由于沒有大型超精密機床，因此無法加工大直徑曲面反射鏡等大型超精密零件，國外對這些大型超精密零件的出口有嚴格 限制，從而嚴重影響了我國國防尖端技術的發(fā)展?，F(xiàn)在我國正在加緊研制加工直徑 1m 以上的立式超精密機床 。 淺談精密與超精密加工技術 8 3 超精密與超高速加工技術 技術概念 超高速加工技術是指采用超硬材料的刃具，通過極大地提高切削速度和進給速度來提高材料切除率、加工精度和加工質量的現(xiàn)代加工技術。 超高速加工的切削速度范圍因不同的工件材料、不同的切削方式而異。目前，一般認為，超高速切削各種材料的切速范圍為：鋁合金已超過 1600m/min，鑄鐵為1500m/min，超耐熱鎳合金達 300m/min，鈦合金達 1501000m/min，纖維增強塑料為 20209000m/min。各種切削工藝的切速范圍為：車削 7007000m/min，銑削3006000m/min，鉆削 2001100m/min，磨削 250m/s 以上等等。 超高速加工技術主要包括：超高速切削與磨削機理研究，超高速主軸單元制造技術，超高速進給單元制造技術，超高速加工用刀具與磨具制造技術，超高速加工在線自動檢測與控制技術等。 超精密加工當前是指被加工零件的尺寸精度高于 m，表面粗糙度 Ra小于 m，以及所用機床定位精度的分辨率和重復性高于 m 的加工技術，亦稱之為亞微米級加工技術，且正在向納米級加工技術發(fā)展。