超精密切削技术应用及发展.doc

《现代制造技术》考查 大作业 超精密切削技术应用及发展 摘要:本文首先介绍了有关超精密切削制造技术的基本概念、特点、作用和主要设备，然后依次简述了超精密切削制造技术在汽车生产中、木工机械行业以及在内燃机制造方面的运用，最后简要的分析了其发展的支撑条件及新发展。 关键词：超精密切削制造技术；汽车生产；土木机械；内燃机制造； 新发展 1.概述： 超精密加工技术是适应现代技术发展的一种机械加工新工艺，综合应用了机械技术发展的新成果及现代电子技术、测量技术和计算机技术中先进的控制、测试手段等，使机械加工的精度得到进一步提高，使加工的极限精度向纳米和亚纳米精度发展。超精密加工技术是衡量一个国家先进制造技术水平的重要指标之一，是先进制造技术的基础和关键。当代的精密工程、微细工程和纳米技术是现代制造技术的前沿，也是明天技术的基础。目前，在工业发达国家中，一般工厂能稳定掌握的加工精度是1μm。 超精密切削制造技术 60年代初，由于宇航用的陀螺，计算机用的磁鼓、磁盘，光学扫描用的多面棱镜，大功率激光核聚变装置用的大直径非圆曲面镜，以及各种复杂形状的红外光用的立体镜等等各种反射镜和多面棱镜精度要求极高，使用磨削、研磨、抛光等方法进行加工，不但加工成本很高，而且很难满足精度和表面粗糙度的要求。为此，研究、开发了使用高精度、高刚度的机床和金刚石刀具进行切削加工的方法加工。 (经SPDT加工的光学元件成品示意图) 超精密加工主要包括三个领域： （1）超精密切削加工如金刚石刀具的超精密切削，可加工各种镜面。它已成功地解决了用于激光核聚变系统和天体望远镜的大型抛物面镜的加工。 （2）超精密磨削和研磨加工如高密度硬磁盘的涂层表面加工和大规模集成电路基片的加工。 （3）超精密特种加工如大规模集成电路芯片上的图形是用电子束、离子束刻蚀的方法加工，线宽可达0.1μm。如用扫描隧道电子显微镜(STM)加工，线宽可达2～5nm。 2.1在汽车生产中的应用 1高速切削技术在轮胎模具加工中的应用 　　轮胎影响着汽车诸多方面的性能，高精密的轮胎模具对于生产优质的轮胎尤为重要。高速切削加工技术应用于轮胎模具的生产中，不仅突显出其切削效率高、加工精度高、表面质量好的特点，而且也体现出其大大缩短了机械后加工、人工后加工和取样检验辅助工时的优势。 　　目前，随着技术性能要求的提升，汽车轮胎胎面的花纹图案变得愈加复杂和精致，原有的铸造模具和电火花加工模具已不能满足各种高精度轮胎制造的要求，取而代之的便是采用高速切削加工技术制造的高速直接雕刻模具。这种模具不仅精度高而且外观质量出色，完全消除了传统铸造和电加工过程中容易产生的潜在弊端。 　　高速切削（HSC）是近几年发展起来的一种集高效、优质和低耗于一身的先进制造工艺技术。高速切削是指采用超硬材料刀具和能实现高速运动的高精度、高自动化、柔性的设备，以极大地提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代制造技术。高速加工技术用于制造模具，具有切削效率高、加工精度高和表面质量好等显著优势，还可以大大缩短机械后加工、人工后加工和取样检验辅助工时。 　　高速加工技术是一项先进的、不断发展的综合技术。要充分发挥高速加工技术的优势，除必须具备高速加工机床外，还必须综合应用高速加工刀具技术、高速加工工艺技术、高速加工CAD/CAM技术以及冷却润滑技术。随着高速加工技术的不断发展，高速加工的优势和作用将越来越明显。 　　轮胎模具行业的特点是单件小批量生产，因此，高速加工技术在轮胎模具行业的推广使用，有着非常巨大的发展潜力和发展空间。 高速雕刻技术的问题点主要是设备和刀具的成本高昂，一般企业不敢轻易投入。另外，对于花纹钢片比较多的、花纹锐角较尖的花纹图案，采用这种工艺技术也不大适合，理由是加工难度很大，且再小的刀具也不能加工出内尖角， 还是必须结合电火花加工来完成最后成形。 高速切削技术在轮胎模具加工中的要求 　　高速切削技术作为高效加工的重要手段之一应用于轮胎模具花纹的加工中，其技术含量相当高，涉及到多方面的内容，包括快速的规范的编程、多轴联动加工、细微刀具应用、标准化操作、并行加工等方面，可以减少了以往电火花加工和人工修整的工作量，还可以保证模具制造的高度一致性，确保模具精度，缩短加工周期，从而提高生产效率，实现高效加工。 　　随着汽车轮胎胎面的花纹图案变得愈加复杂和其技术要求变得越来越严格，高速切削加工已经被逐渐应用到轮胎模具花纹的雕刻加工中。而由于轮胎模具花纹具有明显不同于常规模具结构的特殊性，因此高速切削技术在轮胎模具加工中具有一定的技术要求。 　　1.对机床的要求 　　为了适应粗精加工、轻重切削和快速移动，同时保证高精度（重复定位精度±0.005m