精密与超精密加工技术论文
精密与超精密加工技术论文 传统的机械加工技术已经远远不能满足人们的需求，机械加工向着更 高精度的方向发展。下面小编给大家分享精密与超精密加工技术论文，大家快来 跟小编一起欣赏吧。精密与超精密加工技术论文篇一 超精密加工技术概述 摘要：随着社会的发展，工业产品精细化程度逐步提高 ，传统的机 械加工技术已经远远不能满足人们的需求，机械加工向着更高精度的方向发展。
本文主要介绍超精密加工技术的产生背景、概念、国内外的发展状况、几种超精 密加工技术和对未来超精密加工技术发展的展望。
关键词：超精密加工技术背景概念发展状况发展趋势 中图分类号：
U270.6+4文献标识码：
A 文章编号：
一.产生的背景 制造技术的发展已经有几千年的历史，石器时代、铜器时代、铁器时 代都有着制造技术发展的足迹。直至近代，随着第一次工业革命的完成，传统的 机械制造技术出现了，传统的机械加工技术主要包括车削、铣削、钻削和磨削。
随着人类社会的进一步发展，现代科学技术的迅猛发展，机械工业、 电子工业、航空航天工业、化学工业等，尤其是国防工业部门，要求尖端科学技 术产品向高精度、高速度、大功率、小型化方向发展，以及在高温、高压、重载 荷或腐蚀环境下长期可靠地工作。为了适应这些要求，各种新结构、新材料和复 杂形状的精密零件大量出现，其结构和形状越来越复杂，材料的性能越来越强韧， 对精度要求越来越高，对加工表面粗糙度和完整性要求越来越严格，使机械制造 面临着一系列严峻的任务：(1)解决各种难切削材料的加工问题。如硬质合金、 钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、石英以及锗、硅等各种高硬度，高 强度、高韧性、高脆性的金属及非加工。(2)解决各种特殊复杂型面的加工问题。
如喷气涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模等的立体成型表面，各种冲模、冷拔模等特殊断面的型孔，炮管内膛线、喷油嘴，喷丝头上的小孔、窄缝等 的加工。(3)解决各种超精密、光整零件的加工问题。如对表面质量和精度要求 很高的航天航空陀螺仪、精密光学透镜、激光核聚变用的曲面镜、高灵敏度的红 外传感器等零件的精细表面加工，形状和尺寸精度要求在0.1皮米以上，表面粗 糙度尺寸要求在0.01微米以上。(4)特殊零件的加工问题。如大规模集成电路、光 盘基片、复印机和打印机的感光鼓、微型机械和机器人零件、细长轴、薄壁零件、 弹性元件等低刚度零件的加工。;要解决上述一系列问题，仅仅依靠传统的切削 加工方法很难实现，有些根本无法实现。在生产的迫切需求下，人们通过各种渠 道，借助于多种能量形式，不断研究和探索新的加工方法。超精密和特种加工技 术就是在这种环境和条件下产生和发展起来的。
二. 基本概念和范围 制造是用物理或化学的方法改变原材料的几何形状、性质和外观，制 成零件以及将零件装配成产品的操作过程，通过这样的过程将原材料转变成具有 使用价值和更大经济价值的产品。产品在机械制造的过程中会产生一定的误差， 主要有(1)的加工机床的运动误差，如导轨误差、主轴回转误差等等;(2)刀具制造 误差与磨损;(3)工艺系统受力变形和受热变形。传统的机械加工技术的误差范围 较大，而超精密加工技术由于应用了新的加工介质，改变了原有的加工机理，使 加工误差大大降低。
超精密加工技术是一种先进的制造技术。超精密加工是指亚微米级 (尺寸误差为0.3～0.03微米，表面粗糙度为Ra0.03～0.005微米)和纳米级(精度误差 为0.03微米，表面粗糙度小于 Ra0.005微米)精度的加工。实现这些加工所采取的 工艺方法和技术措施，则称为超精密加工技术。超精密加工技术主要包括：超精 密加工的机理，超精密加工的设备制造技术，超精密加工工具及刀磨技术，超精 密测量技术和误差补偿技术，超精密加工工作环境条件。
人们把这种技术总称为超精工程。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0.1微米。如用扫描隧道电子显微镜(STM)加工，线宽可达2～5nm。
三. 国内外发展现状目前，先进制造技术已经是一个国家经济发展的重要手段之一，许多 发达国家都十分重视先进制造技术的水平和发展，利用它进行产品革新、扩大生 产和提高国际经济竞争能力。
超精密加工技术在国际上处于领先地位的国家有美国、日本和英国等。
美国是开展超精密加工技术最早的国家。早在上世纪五十年代末，由 于航天等尖端技术的需要，美国首先发展了结果是刀具的超精密切削技术，并发 展了相应的空气轴承主轴的超精密机床，用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹 及载人飞船用的球面和非球面的大型零件等等。如美国的LLL实验室和Y-12工厂 在美国能源部的支持下，于1983年7月研制成功大型超精密金刚石车床DTM-3型， 该机床可加工各种大型光学设备，加工精度可达到形状误差为28nm(半径)，圆度 和平面度为12.5nm，加工表面粗糙度为Ra4.2nm。该机床与该实验室1984年研制 的LODTM大型超精密车床一起仍是现在世界上公认的技术水平最高、精度最高 的大型金刚石超精密车床。
在超精密加工技术领域，英国克兰菲尔德技术学院所属的克兰菲尔德 精密工程研究所(CUPE)享有较高的声誉，他是当今世界上精密工程的研究中心 之一，是英国超精密加工技术水平的独特代表。如CUPE生产的Nanocentre既可 以进行超精密车削，又带有磨头，也可以进行超精密磨削，加工工件的形状精度 可达0.1微米，表面粗糙度Ra小于10nm。
日本对超精密加工技术的研究相对于美国和英国来说起步较晚，但日 本是当今世界上超精密加工技术发展最快的国家。日本通产省于1986年制订了一 个“超尖端加工系统研究开发”的大型计划,该计划1987年1月开始执行,约需8年时 间完成，计划总经费为150 到200亿日元。大型计划由二部份组成：高密度、高 能量受激射束技术和三维曲面超高性能机械加工技术。为了保证超精密加工技术 成为可能,还有二项辅助技术：超精密测量技术和加工环境的控制技术。高密度、 高能量射束技术的研究内容,主要有大输出功率长寿命的准分子激器和高能量离 子束技术。当准分子激光照射氮、氯等气体时,其分子分解,蒸发到金属、陶瓷、 高分子材料等基础材料表面,形成高性能的薄膜。高密度高能量离子束技术是利 用非热平衡过程对材料进行选择性极高的处理或高速处理,以达到局部处理的目 的。因此, 射束技术的研究, 主要为解决难合成材料和高性能材料的合成, 高品 位薄膜的形成,材料表面质量改进等方面的应用。三维曲面超高性能机械加工技 术以超精密加工为中心,包括切削、磨削、研磨和利用射束的新型复合加工技术,主要内容是研制超精密机械加工装置。用切削的方法不可能达到原子级的精度, 所以需进一步研究切削机理,发展特种加工技术。机械化学研磨和弹性发射切削 加工等方法将从实验室向工业应用发展。
我国目前已是一个"制造大国"，制造业规模名列世界第四位，仅次于 美国、日本和德国，近年来在精密加工技术和精密机床设备制造方面也取得了不 小进展。但我国还不是一个"制造强国"，与发达国外相比仍有较大差距。我国每 年虽有大量机电产品出口，但多数是技术含量较低、价格亦较便宜的中低档产品;
而从国外进口的则大多是技术含量高、价格昂贵的高档产品。目前我国每年需进 口大量国内尚不能生产的精密数控机床设备和仪器。由于国外一些重要的高精度 机床设备和仪器对我国实行封锁禁运，而这些精密设备仪器正是我国发展国防工 业和尖端技术所迫切需要的，因此，为了使我国的国防和科技发展不受制于人， 我们必须投入必要的人力物力，自主发展精密和超精密加工技术，争取尽快将我 国的精密和超精密加工技术水平提升到世界先进水平。
精密与超精密加工技术论文篇二 探析精密加工与精密测量技术的发展 [摘 要]本文从精密加工技术的基础层面上，对精密加工的技术和方 法特点做出了研究和对问题的探讨，根据加工和测量之间的两种相互之间的关系， 在精密加工技术的手段上面，着重说明了精密测量技术的发展，尤其是对常见的 微纳米测量仪器做出了简要的说明，同时，也根据精密加工技术和精密测量技术 在发展中遇到的常见问题，归纳总结了相关的技术解决办法[1]。
[关键词]精密加工;精密测量;技术研讨 中图分类号：TH74 文献标识码：A 文章编号：
1009-914X(2016)05-0268-01 一、前言 精密加工和精密测量技术，是代表着先进制造业高层次的发展阶段， 是先进技术领域的重要组成部分，它是实现大型复杂技术系统走向简单便捷化操 作的重要手段。尤其是当前各种先进科学技术不断的得到发展，各种新的技术在 精密技术方面得到了广泛的运用，使得精密加工技术得到了空前的发展，在生产生活等多个方面发挥了重要作用。当前、精密加工技术和微纳米工程代表着科学 技术的最前方，同时也是未来科学发展的重要基础保障。精密技工测量技术在当 前的科学领域还没有一个明确的概念，只是在一个特定的领域得以运用和发展， 在随着技术水平的不断发展，相关精密技术研究的不断进步，精密加工和精密测 量技术会体现出不同的含义。
二、精密加工技术的概念和范围 通过过去几十年的技术发展结果来看，精密加工技术一直伴随着每一 次重大科技成果得到突破，人类取得的相关技术成绩，都或多或少的与精密技术 相关联。可以说精密加工测量技术是支持科学技术不断向前的力量。
从机械加工误差的角度来说，通常划分为简要加工、精密加工和超精 密加工几中类型。然而随着科学技术的不断发展，这种划分的类型的界限也在不 断的发生变化，在过去看来是遥不可及的精密加工，随着技术的提高，对现在来 说是变得比较普通的加工技术。所以说在一定的技术层面上，划分种类是相对而 言的，往往具体的数值上是没有固定的界限。
目前，众多的机械加工行业在不断的开发新技术，目的就是要把加工 的误差减小到最低限度，从而降低了产品的制造成本，提高了产品的质量和性能， 在使用过程当中具有更高层次的稳定性和可靠性。
1、精密加工技术的范畴 从目前工厂加工误差来看，多数发达国家工厂的加工误差能够比较稳 定的掌握在1m左右的限度，在此基础上面，如果加工误差增大，相应的加工表 面的粗糙程度也就越大，反之，加工误差越小，其所体现出来的粗糙程度也越小。
从精密加工的范畴来说，精密加工技术包括微细加工、超微细加工，光整加工和 精整加工等加工技术[2]。
1.1 微细加工技术，是指制造比较细微尺寸零件的加工技术，从字面 意思上不难理解，超细微加工技术是制造加工超微小的尺寸的部件。这些微小的 加工部件主要是运用于集成电路。这些部件的大小一般用尺寸的绝对值来表示。
光整加工主要是偏向于加工表面的光滑度，减小粗糙系数。光整加工 不是特别的注重加工误差，其经常采用的是研磨、超精加工和无屑加工等加工办 法，从另一个方面来说，光整加工在最大限度减小加工表面粗糙程度的同时，也一定程度的减小了加工误差。精整加工的出现是在最近几年被提出来的，主要的 加工目标是，提高加工表面的光滑度和增强加工表面层的力学性质，同时也要降 低加工误差，以此来弥补光整加工的不足之处。
1.2精密加工的方法和特点。依据加工的步骤和特点，精密加工包括 去除加工、结合加工和变形加工三个部分。去除加工是在加工的原件上面切除一 部分材料，来达到所需材料的大小，经常用到的办法是电解加工，砂带磨削、布 伦抛光等技术方法，砂带磨削主要是用带有磨削材料的纱布，对加工材料进行打 磨加工，这种加工方式比较简单便捷，而且加工质量好，使用的范围也比较广泛， 加工缺点是比较费时费力。精密磨削加工主要是依靠机床和相关的金刚石刀具， 进行对加工材料的切割，。此种加工技术可以把误差降低到最小的数值，但是在 加工过程当中，加工原件经过高温的切割和打磨，加工材质会发生变化，在加工 完成使用当中，材质会有一定的缺陷。
结合加工是将几种不同材质的的材料加工在一起，一般分为附着、注 入和拼接三种形式，附着加工是将一种材料附加在另一种材料上面，主要的方法 是镀，注入加工是在加工原件上面注入某些与原件不相同的其他材质，使之一起 相互融合，成为一种新的物质。
三、从精密加工的水平展望精密测量技术的前景 随着科学技术水平的不断发展，加工水平的精确数值也在不断的提高， 普通机械的加工误差由厘米向毫米发展，精密加工更是精确到了纳米层面，制作 业这个大的加工系统也引领了精密加工仪器的发展，对精密测量仪器的要求也越 来越高，因为精密加工的数值依然是依靠精密测量仪器来检验加工误差。
目前精密测量技术是一门包含光学。电子技术、影音图像等一体的综 合性科学技术，它和精密加工技术相辅相成，精密测量技术为精密加工技术提供 数据和检测的手段，保证了加工数据的正确性，另一方面来说，精密加工技术也 促使了精密测量仪器的发展，当精密加工的数据要求越来越精整，越来越详细的 时候，这就为精密测量仪器的发展提出了更高层次的要求[3]。
四、结束语 从精密加工目前的状况进行分析，精密加工技术要不断的研究和加强， 要把科研机构和工厂结合起来，针对工业发展过程中的问题和现实的实际需要，一方面要加强精密加工技术的研究，另一方面要加强技术创新性研究，进一步加 强该技术的跨越式发展。同时，精密加工技术也要和市场的发展相匹配，要针对 市场的 不同需求进项相关技术的转变，把精密加工技术应用于更加广泛的领域 当中。当前，我国机械测量技术和精确加工相关方面的技术还很薄弱，尤其是精 密检测仪器方面，自主研发的技术还不完善，在竞争当中仍然处于劣势。精密测 量一起的开发和生产是一项高投入，见效慢的研究型技术项目，需要社会各研究 领域通力合作，逐步解决好现实中面临的实际问题，不断加以技术的创新和引进 外国先进经验。相信我国在精密技术方面一定会取得突破性的发展。