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精密及超精密加工的现状及发展前景

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精密及超精密加工的现状及发展前景

发布日期:2017-01-04 作者:111 点击:

本公司坚持以“诚信为本、质量第一、价格合理”的经营理念,坚持“客户第一”的原则,坚持专心专业的精神,坚持在齿条生产领域的发展,我们坚信专业产生价值,共赢才是未来。质量第一,信誉至上,持续发展,互惠互利是我司企业的发展方针,团结,进取,诚信,敬业是我们的企业精神。以优质的服务和专业的技术服务于客户,客户的需求是我们的方向。温岭市信宇机械全体员工热诚欢迎广大国内外客户光临与指导!
刀具及其材料
在刀具发展历史上先后出现了碳素工具钢、合金工
具钢、高速钢和硬质合金这四大类刀具材料。目前最常用的刀具材料是硬质合金,超硬刀具材料主要是指金刚石和立方氮化硼,近些年来其发展非常迅速,并在精密加工中发挥着非常重要的作用,以至现在提到超精密加工,首先想到的就是金刚石刀具。但超硬刀具材料和陶瓷刀具材料一样韧性和可加工性不足,而且其价格也太高,所以尚未得到广泛的应用。下面以金刚石为例来探讨其局
与油压导轨等其他导轨相比,空气导轨的刚性虽然不大,但考虑到精密及超精密加工的负荷和行程都不大,加上空气导轨的其他一些优点,比如精度高、清洁、无需控制油温等,都使得空气导轨成为精密及超精密加工的(0.1~首选。目前空气导轨的直线度可达0.2)μm/250mm,并有进一步提高的可能。改进的途径可以是通过导轨的结构设计来提高直线度,也可以是利用补偿技术来减小直线度误差。
传统进给装置的主要任务之一是指把旋转运动转化成直线运动,主要使用滚珠丝杠,与轴承一样,为了克服由于摩擦引起的爬行和反向间隙现象,出现了静压丝杠。介质膜的均化作用,目前的空气静压丝杠分辨率可达到
膨胀系数,加工时连续检测温度变化,计算并产生修正信号,从而减小或消除温度变化的影响,相当于控制了加工环境的温度变化,并且这种方法更加灵活和经济,而且不受空间和时间的限制,在今后的发展中应致力于提高系统灵敏度和相应频率。
振动是影响精密及超精密加工精度的重要因素,和温度控制一样,隔振设计也分为积极隔振和消极隔振两积极隔振主要类,也就是隔离振源和隔离加工设备两种。
针对沿地表传播的振动,其方法主要可分为缓冲隔振和屏障隔振两种。消极隔振则是在设备和支承之间设置减振器以保证其正常工作,并使加工测量精度符合要求,常用的消极隔振的基本形式分支承式和悬挂式两大类。目前对于大型的超精密加工设备,国内外大多采用空气弹簧进行振动隔离。近年来随着控制技术的发展,开始研制能在超精密加工中应用的主动隔振技术,其原理相当于振动补偿。因为被动隔振元件的刚度不可能无限降低,并且隔振器参数不能实时调节,而主动隔振系统恰恰在这些方面具有独特的优越性,但目前其成本和精度控制的可靠性距离工程应用都还有一定的差距。
温度和振动对普通加工也有影响,只是对精密及超精密加工的影响更大,而空气中存在着各种尘埃和杂质微粒对普通加工却不会产生很大的不良影响,但是对于精密及超精密加工情况就不同了,尘埃和微粒进入加工区常常引起加工精度的下降,比如超精密研磨时,磨粒的大小可能比空气中部分灰尘和微粒还小,那么如果这些灰尘和微粒参与到研磨中去,可想而知会对加工结果造成多大的影响。此外灰尘和微粒还可能损坏某些精密装置,比如空气静压导轨在工作时的气膜厚度非常小,仅为十几微米,比某些灰尘直径小得多,一旦有灰尘侵入,会造成不可修复的损坏。在建立洁净室时,最好能做成一层这样可以使得超精套一层的结构,越是往里洁净度越高。
密洁净环境更容易达到,而且费用更低,且提高了安全性和可靠性。此外还应该尽量减少人对加工过程的参与,因为人做动作时会产生很多的灰尘。
总而言之,为了在精密及超精密加工中获得满意的加工结果,必须创造一个能够满足加工精度和表面质量要求的完善的环境,这方面也是国内比较欠缺的,应多借鉴国外著名半导体企业的经验,相信可以取得事半功倍的效果。
0.01μm,进给精度比C0级滚珠丝杠高2个数量级,但刚
度有所欠缺。所以又出现了传动原理类似齿轮齿条传动的摩擦传动,它能够实现无反向间隙的传动,同时因为结目前已有的摩擦传动分构非常简单,弹性变形因素较小。
辨率能达到1.25nm,定位精度能达到0.1μm,而根据其原理,采用高分辨率的电机还可以使这两个数值进一步减小。微进给机构在超精密加工领域获得广泛应用,它一般被用作补偿工具,用压电陶瓷驱动、弹性铰链支撑的微位移机构得到了广泛的应用。
此,机床的局部及整体刚度对加工精度也有很大的影响,并联机构的出现给增大刚度提供了一个新的途径。并联机构可以把所受的力分配给多个支撑部件,刚度自然要比普通机构好的多,此外理论上并联机构的输出轨迹可以和被加工工件的轮廓近似吻合,从而消除了传统插补的误差。目前对并联机构的研究还处于起步阶段,相信在不久的将来可以在精密及超精密加工中发挥不小的作用。
由此可知,在机床的机械精度达到一定程度后再想有所突破必须依靠一定的控制补偿手段,而要确定补偿的量就必须用到高精度的在线测量装置。而且用补偿等手段可以突破机床元件加工精度的限制,也有利于控制成本。目前的在线测量和补偿的不足在于其响应频率还不够高,这是微电子技术和控制技术在精密加工中应用的一个方向。
4加工环境
如何创造一个理想的加工环境也是精密及超精密加
工的一项关键技术,理想的加工环境必须具有温度变化小、空间污染物少、振动干扰小等特点,并且要求的加工精度越高,对这几项的要求也就越苛刻,因此超精密加工一般都是在实验室条件下完成的,接下来的研究重点应放在如何更容易地获得这种环境,如何更持久地保持这种环境以及如何更大地扩展这种环境。
在控制温度方面,目前国外已经可以利用机床全身油浴的方式把整个工艺系统在加工过程中的温度变化控制在±0.005℃。如果把控制温度变化看成是主动手段的话,就不得不提到另一种变通的被动手段,也就是温度补偿。温度补偿装置可以计算测量仪器、零件、夹具等的热
5精密特种加工
目前,大多数学者都将超精密加工技术分为两大类:
机械超精密加工技术和非机械超精密加工技术。前者主要指超精密切削、超精密磨削、精密研磨和抛光等传统加超声工方法的精密及超精密化,后者主要指电火花加工、加工、激光束加工等特种加工的精密化。所谓非机械超精密加工技术实际上就是超精密特种加工。机械超精密加工的实现依赖于超硬刀具、高精度高刚度的设备及其他周边技术的支持,所以要实现更高精度的加工十分困难,相反,一些特种加工在刚出现的时候就能实现较高的精

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