首页 . 工学 . 机械工程 . 〔机械制造工艺与装备〕 . (冷加工工艺与装备) . (切削加工工艺与装备) . (先进切削技术) . 精密加工

精密加工

/precision machining/
条目作者宋清华

宋清华

最后更新 2022-12-23
浏览 161
最后更新 2022-12-23
浏览 161
0 意见反馈 条目引用

加工精度为1~0.1微米、表面粗糙度为Ra0.1~0.01微米的加工技术。

英文名称
precision machining
所属学科
机械工程

但这个界限是随着加工技术的进步而不断变化的。精密加工技术是机械加工工艺过程应用的一种方法或工具,是机械加工的一系列高精度加工方法的总称。

精密加工所要解决的问题,一是加工精度,包括几何公差、尺寸精度及表面状况,有时有无表面缺陷也是这一问题的核心;二是加工效率,有些加工可以取得较好的加工精度,却难以取得高的加工效率。

机械加工中的精密加工技术主要包括砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。

①砂带磨削。是以混纺布为磨具对工件进行加工,属于涂附磨具磨削加工的范畴,有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。国外在砂带的材料及制作工艺上取得了很大的成就,有了适应于不同场合的砂带系列,生产出通用和专用的砂带磨床,而且自动化程度不断提高(已有全自动和自适应控制的砂带磨床)。但中国砂带的品种少,质量也有待提高,对机床还处于改造阶段。

②精密切削。又称刀具切削(SPDT),使用高精密机床和单晶金刚石刀具进行切削加工,主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工,如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等,比一般切削加工精度要高1~2个等级。例如用精密车削加工的液压马达转子柱塞孔圆柱度为0.5~1微米,尺寸精度为1~2微米;外反光镜的表面粗糙度Ra0.02~0.01微米,还具有较好的光学性质。从成本上看,精密切削加工的光学反射镜与过去用镀铬经磨削加工的产品相比,成本大约是后者的一半或几分之一。但许多因素对精密切削的效果有影响,导致要达到预期的效果很不容易。同时,金刚石刀具切削较硬的材料时磨损较快,如切削黑色金属时磨损速度是切削铜的104倍,而且加工出的工件的表面粗糙度和几何形状精度均不理想。

③珩磨。指用油石砂条组成的珩磨头,在一定压力下沿工件表面往复运动,加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1微米,最好可到Ra0.0251微米,主要用来加工铸铁及钢,不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。

④精密研磨与抛光。是通过介于工件和工具间的磨料及加工液,工件及研具做相互机械摩擦,使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度,被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025微米,加工变质层很小,表面质量高,精密研磨的设备简单,主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工,也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。

精密加工技术的特点是全球化程度高、关联程度高。

全球化程度高的特点主要体现在一体化的进程拉近了世界各国之间的距离,从而使国与国之间的竞争也变得异常激烈。为了在全球化的环境下获得竞争优势,就必须不断创新现代化机械制造技术和精密加工技术,提高机械制造水平,这样才能够在世界舞台上崭露头角。

关联程度高的特点主要体现在以下两方面:①在产品制造的各个节点。反映在从市场研发到结束的售卖方面,都有先进的产品加工技术的应用,并且每个节点之间密切相关,无论哪一个节点发生错误,或者缺失了哪一个节点,当前加工工艺的作用就会受到制约,不能得到最大收益。②与其他学科之间的关联性。如果机械制造中单纯以机械加工作为加工手段,有时会遇到加工瓶颈,但是如果把化学合成或电解技术并综合机加工技术进行运用就能达到单纯机加工无法达到的高度。所以,在实践中,必须关注各个环节与各学科之间的技术关联,才能达到更加理想的效果。

精密加工技术朝着七个方向发展:更精密化、更高效化、自动化、更智能化、信息化、集成化和柔性化。

①更精密化。如精密电火花加工的精度已有全面提高,尺寸加工要求可达±(2~3)微米、底面拐角R值可小于0.03毫米,最佳加工表面粗糙度可低于Ra0.3微米。通过采用一系列先进的精密加工技术和工艺方法,可达到镜面加工效果且能够成功地完成微型接插件、IC塑封、手机、CD盒等高精密模具部位的电火花加工。

②更高效化。如现代精密加工的要求为数控电火花加工技术提供了最佳的加工模式,即要求在保证加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。这不但缩短了加工时间且省却后处理的麻烦,同时提升了模具品质,使用粉末加工设备可达到要求。这就需要增强机床的自动编程功能,配置电极与工件定位的夹具、装置。若在大工件的粗加工中选用石墨电极材料也是提高加工效率的好方法。

③自动化。如在未来的自动化技术实施过程中,将更加重视人在自动化系统中的作用。同时自动化开始面向中小型企业,以经济实用为出发点,满足不断发展的产品多样化和个性化需要。数控电火花机床具备的自动测量找正、自动定位、多工件的连续加工等功能已较好地发挥了它的自动化性能。自动操作过程不需人工干预,可以提高加工精度、效率。最先进的数控电火花机床在配有电极库和标准电极夹具的情况下,只要在加工前将电极装入刀库,编制好加工程序,整个电火花加工过程便能日以继夜地自动运转,几乎无须人工操作。机床的自动化运转降低了操作人员的劳动强度,提高了生产效率。

④更智能化。如智能制造技术(IMT)将人工智能融入制造过程的各个环节,通过模拟人类专家的智能活动,取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动,在制造过程中系统能自动监测其运行状态,在受到外界干扰或内部激励时能自动调整其参数,以达到最佳状态和具备自组织能力。新型数控电火花机床采用了模糊控制技术和专家系统智能控制技术。模糊控制技术是由计算机监测来判定电火花加工间隙的状态,在保持稳定电弧的范围内自动选择使加工效率达到最高的加工条件;自动监控加工过程实现最稳定的加工过程的控制技术。采用人机对话方式的专家系统,根据加工的条件、要求,合理输入设定值后便能自动创建加工程序,选用最佳加工条件组合来进行加工。在线自动监测、调整加工过程,实现精密加工过程的最优化控制。专家系统在监测加工条件时,只要输入加工形状、电极与工件材质、加工位置、目标粗糙度值、电极缩放量、摇动方式、锥度值等指标,就可自动推算并配置最佳加工条件。专家系统智能技术的应用使机床操作更容易,对操作人员的技术水平要求更低。

⑤信息化。如产品制造过程中的信息投入,已成为决定产品成本的主要因素。制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程,最终形成的产品可看作是信息的物质表现,因此可以把信息看作是一种产业,包括在制造之中。

⑥集成化。集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成一个能协调工作的和功能更强的新系统。集成化的目的是实现制造企业的功能集成。功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术集成,同时还要强调人的集成。由于系统中不可能没有人,系统运行的效果与企业经营思想、运行机制、管理模式等都与人有关,在技术上集成的同时,还应强调管理与人的集成。集成化生产将成为面向21世纪主导的生产方式。

⑦柔性化。所谓柔性,指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力,它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人员能保证加工任务,完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的精密加工能力。

精密加工技术的广泛应用,极大地推动了机械制造工艺的变革,使其加工的对象精度更高,从而更好地服务于国民经济和社会发展。

  • 徐宁,李素玲,王淑君.精密加工技术的现状及发展前景.机械制造,2003,(9):36-38.
  • 王守峰.精密加工技术.经济视野,2013,(2):182.

相关条目

阅读历史

    意见反馈

    提 交

    感谢您的反馈

    我们会尽快处理您的反馈!
    您可以进入个人中心的反馈栏目查看反馈详情。
    谢谢!