| potatoman |
2007-07-12 11:32 |
超精密加工的發(fā)展動向和展望
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超精密加工經過數十年的努力，日趨成熟，不論是超精密機床、金剛石工具，還是超精密加工工藝已形成了一整套完整的超精密制造技術系統(tǒng)，為推動機械制造向更高層次發(fā)展奠定了基礎，現(xiàn)在正在向納米級精度或毫微米精度邁進，其前景十分令人鼓舞。但是從另一個角度來分析，隨著科技的發(fā)展，對它的要求越來越高，而現(xiàn)實的情況又受到技術水平的制約，依然存在許多困難。 V:+}]"yJ,
綜述 0$ (}\hMLt
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超精密加工技術是一門綜合性的系統(tǒng)工程，它的發(fā)展綜合地利用了機床、工具、計量、環(huán)境技術、微電子技術、計算機技術、數控技術等的進步。日本的津和秀夫教授形象地將超精密加工比作富士山的山頂，所以在某種意義上說，已到達了精密加工的頂峰。日本的文獻上，經常出現(xiàn)向極限靠攏的提法。雖然從技術的角度來說，有些模糊，但是很形象化。實際上，加工精度在現(xiàn)有的水平上再提高一步已是相當困難。以現(xiàn)在的產品而言，凡是要求高的尺寸，大部分是超越現(xiàn)有標準的，這從另一個側面反映了超精密的實際情況，相當多的要求，均以技術條件的形式來表示，或標明具體的特殊公差，而今天除了精度以外，對表面還提出了新的要求——表面完整性。日本谷口紀男教授往往將超精密加工技術與微細加工綜合在一起來加以介紹，客觀上反映了兩種技術的交叉，也體現(xiàn)了時代的特征。本文想就超精密加工發(fā)展的趨勢，說明一些個人的看法。 .xD-eWw3R
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超精密加工技術隨著時間的推延，精度、難度、復雜性等都在向更高層次發(fā)展，使加工技術也隨之需要不斷加以更新，來與之相適應。 }I;W
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以金剛石切削為例，其刃口圓弧半徑一直在向更小的方向發(fā)展，因為它的大小直接影響到被加工表面的粗糙度，與光學鏡面的反射率直接有關，而今反射率要求越來越高，如激光陀螺反射鏡的反射率已提出了99.99%，必然要求金剛石刀具更加鋒利，根據日本大阪大學島田尚一博士介紹，為了進行切薄試驗，目標是達到切屑的厚度1nm，其刃口圓弧半徑趨近2～4nm。直至今日，這個水平仍為世界最高的。為了達到這個高度，促使金剛石研磨機也改變了傳統(tǒng)的結構，而采用了空氣軸承作為支承，研磨盤的端面跳動能在機床上自行修正，使其端面跳動控制在0.5µm以下，我國航空系統(tǒng)303所研制的刃磨機就是一例。刃口鋒利了，接著其檢測又成為一個難題，起先日本橫濱大學的中山一雄教授用金絲壓痕的方法；后來發(fā)展到采用掃描電子顯微鏡(SEM)，其測量精度可達到50nm；隨著精度的再提高，日本的刀尖評價委員會又在SEM上增加了二次電子的發(fā)射裝置，這時也只能測定到20～40nm；1993年，該小組再提出采用掃描隧道顯微鏡(STM)或原子力顯微鏡(AFM)來進行檢測，但以后就未見報道。直到1996年，我國的華中理工大學發(fā)表了用AFM檢測的報道。1998年，哈工大又再次作了報道。用AFM成功地檢測了刃口圓弧半徑。檢測技術的突破，的進為微量切削機理一步探索創(chuàng)造了前提。 w9oiu$7),
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硬脆材料的加工一般均采用研磨等方法，后來日本足利大學的宮下政和教授發(fā)表了采用金剛石砂輪，控制切削深度和走刀量，在超精密磨床上，可以進行延性方式磨削，即使是玻璃的表面也可以獲得光學鏡面。這在技術上是一次很大的突破。接著，又發(fā)展到了直接采用大負前角度的金剛石車刀在上述的類似條件下，也可以獲得同樣的結果，但車削的效率則明顯的提高。今天又提出如果將超聲波技術與金剛石切削結合，更有利于發(fā)揮出功效。我國吉林工大等也作了這種嘗試，并取得成果。 `rc jZ^n
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