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精密加工技术的现状及新发展

摘要:精密加工方法在今天显得越来越重要,精密加工技术已成为目前高科技

技术领域的基础,提高精密加工的精度已成为目前迫在眉睫的问题。目前,很多学者

正在这方面做着大量的研究和实验,相信不久的将来,精密加工技术会取得长足进

展。

关键词:精密加工精度研究实验

正文

一.精密加工技术简介

目前,精密加工是指加工精度为1~0.1μm,表面粗糙度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,有时有无表面缺陷也是这一问题的核心;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。精密加工应该包括微细加工和超微

细加工、光整加工等加工技术。

二.几种常用的精密加工方法及特点

传统的精密加工方法有布轮抛光、砂带磨削、超精细切削、精细磨削、珩

磨、研磨、超精研抛技术、磁粒光整等。

砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工,属于涂附磨具磨削加

工的范畴,有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。

国外在砂带材料及制作工艺上取得了很大的成就,有了适应于不同场合的砂带

系列,生产出通用和专用的砂带磨床,而且自动化程度不断提高(已有全自动和自适

应控制的砂带磨床),但国内砂带品种少,质量也有待提高,对机床还处于改造阶段。

精密切削也称金刚石刀具切削(SPDT),用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行

切削加工,主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工,如计算机用的磁

鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等,比一般切削加工精度要高1~2个等级。

例如用精密车削加工的液压马达转子柱塞孔圆柱度为0.5~1μm,尺寸精度1~2μm;

红外反光镜的表面粗糙度Ra0.01~0.02μm,还具有较好的光学性质。从成本上看,

用精密切削加工的光学反射镜,与过去用镀铬经磨削加工的产品相比,成本大约是后

者的一半或几分之一。

珩磨用油石砂条组成的珩磨头,在一定压力下沿工件表面往复运动,加工后的

表面粗糙度可达Ra0.4~0.1μm,最好可到Ra0.025μm,主要用来加工铸铁及钢,不宜

用来加工硬度小、韧性好的有色金属。

精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液,工件及研具作相互机

械摩擦,使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和

非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度,被研磨表面

的粗糙度Ra≤0.025μm加工变质层很小,表面质量高,精密研磨的设备简单,主要用

于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工,也可用于量规、量块、

喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。

抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工,主要

用来降低工件表面粗糙度,常用的方法有:手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛

光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。

手工或机械抛光是用涂有磨膏的抛光器,在一定的压力下,与工件表面做相对

运动,以实现对工件表面的光整加工。加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05μm,可用于

平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。手工抛光的加工效果与操作者的熟练程

度有关.

超声波抛光是利用工具端面做超声振动,通过磨料悬浮液对硬脆材料进行光整

加工,加工精度0.01~0.02μm,表面粗糙度Ra0.1μm。超声抛光设备简单,操作、维

修方便,工具可用较软的材料制作,而且不需作复杂的运动,主要用来加工硬脆材料,

如不导电的非金属材料,当加工导电的硬质金属材料时,生产率较低。

化学抛光是通过硝酸和磷酸等氧化剂,在一定的条件下,使被加工的金属表面

氧化,使表面平整化和光泽化。化学抛光设备简单,可以加工各种形状的工件,效率

较高,加工的表面粗糙度一般为Ra≤0.2μm,但腐蚀液对人体和设备有损伤,污染环

境,需妥善处理。主要用来对不锈钢、铜、铝及其合金的光亮修饰加工。

三.精密加工的发展趋势

1.基于新原理的加工方法努力开发加工单位极小的精密加工方法,必须在加工

机理的本身就使其误差分散在1nm以下的水平。目前加工单位比较小的加工方法主

要有弹性破坏加工、化学加工、离子束加工、电子束加工、等离子体加工等。目前

的金刚石切削和金刚石砂轮精