哈尔滨工业大学 袁哲俊 sG[qlzR=8
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1.概述 &0:Gj3`
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精密和超精密加工技术的发展,直接影响到一个国家尖端技术和国防工业的发展,因此世界各国对此都极为重视,投入很大力量进行研究开发,同时实行技术保密,控制关键加工技术及设备出口。随着航空航天、高精密仪器仪表、惯导平台、光学和激光等技术的迅速发展和多领域的广泛应用,对各种高精度复杂零件、光学零件、高精度平面、曲面和复杂形状的加工需求日益迫切。目前国外已开发了多种精密和超精密车削、磨削、抛光等机床设备,发展了新的精密加工和精密测量技术。 s*Z
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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,例如,2003年我国进口了价值41.6亿美元的机床,而出口机床仅为3.8亿美元,且主要为低精度的普通机床。2004年我国进口机床为57.8亿美元,出口机床仅为5.2亿美元。2005年我国机床总产值约为50亿美元,出口机床为8亿美元,而进口机床则达到67亿美元。 {4f%UnSz(
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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。下面对国内外精密和超精密加工技术的最新发展情况介绍如下。 8}4.x3uw
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2.精密机床技术的发展 R!WDQGR(2
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精密机床是精密加工的基础。当今精密机床技术的发展方向是:在继续提高精度的基础上,采用高速切削以提高加工效率,同时采用先进数控技术提高其自动化水平。瑞士DIXI公司以生产卧式坐标镗床闻名于世,该公司生产的DHP40高精度卧式高速镗床已增加了多轴数控系统,成为一台加工中心;同时为实现高速切削,已将机床主轴的最高转速提高到24000r/min。瑞士MIKROM公司的高速精密五轴加工中心的主轴最高转速为42000r/min,定位精度达5μm,已达到过去坐标镗床的精度。从这两台机床的性能可以看出,现在的加工中心与高速切削机床之间已不再有严格的界限划分。 <w8H[y"c
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3.使用金刚石刀具的超精密切削技术3.1 超精密切削技术的进展 aRI. &3-
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金刚石刀具超精密切削技术是超精密加工技术的一个重要组成部份,不少国防尖端产品零件(如陀螺仪、各种平面及曲面反射镜和透镜、精密仪器仪表和大功率激光系统中的多种零件等)都需要利用金刚石超精密切削来加工。 dnXu(e%
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使用单晶金刚石刀具在超精密机床上进行超精密切削,可以加工出光洁度极高的镜面。超精密切削的切削厚度可极小,最小切削厚度可至1nm。超精密切削使用的单晶金刚石刀具要求刃口极为锋锐,刃口半径在0.5~0.01μm。因刃口半径甚小,过去对刃口的测量极为困难,现在已可用原子力显微镜(AFM)方便地进行测量。 X}C8!LA
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3.2 超精密切削机理的研究 4gdXO
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对超精密切削机理的研究近年来有了不少进展。例如,超精密切削脆性材料时,加工表面可以不产生脆性破裂痕迹而获得镜面,这涉及到极薄切削时脆性材料塑性切除的脆塑转换问题,最近对此提出了不少新见解。由超精密切削玻璃的实验结果可见,开始时切削厚度甚小,切除机理为塑性去除,加工表面无脆性破损痕迹。随着切削厚度的增大,塑性切除逐渐转化为脆性破裂去除,加工表面可见到明显的脆性破损痕迹。 t}pYSSTz
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