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鄭州華晶金剛石股份有限公司

超精密加工的發展階段與趨勢

關鍵詞 精密加工|2019-11-28 09:07:07
摘要 超精密加工的三個發展階段(1)20世紀50年代至80年代為技術開創期出于航天、大規模集成電路、激光等尖端技術發展的需要,美國率先發展了超精密加工技術,開發了金剛石刀具超精密切削——...

精密加工的三個發展階段

(1)20世紀50年代至80年代為技術開創期

出于航天、大規模集成電路、激光等尖端技術發展的需要,美國率先發展了超精密加工技術,開發了金剛石刀具超精密切削——單點金剛石切削(Single point diamond turning,SPDT)技術,又稱為“微英寸技術”,用于加工激光核聚變反射鏡、戰術導彈及載人飛船用球面、非球面大型零件等。

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(2)20世紀80年代至90年代為民間工業應用初期

在政府的支持下,美國的摩爾公司、普瑞泰克公司開始超精密加工設備的商品化,而日本的東芝和日立以及歐洲Cranfield大學等也陸續推出產品,并開始用于民間工業光學組件的制造。但當時的超精密加工設備依然高貴而稀少,主要以專用機的形式訂作。

在這一時期,可加工硬質金屬和硬脆性材料的超精密金剛石磨削技術及磨床被開發出來,但其加工效率無法和金剛石車床相比。

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(3)20世紀90年代至今為民間工業應用成熟期

在汽車、能源、醫療器材、信息、光電和通信等產業的推動下,超精密加工技術廣泛應用于非球面光學鏡片、Fresnel 鏡片、超精密模具、磁盤驅動器磁頭、磁盤基板加工、半導體晶片切割等零件的加工。隨著超精密加工設備的相關技術,例如控制器、激光干涉儀、空氣軸承精密主軸、空氣軸承導軌、油壓軸承導軌、摩擦驅動進給軸也逐漸成熟,超精密加工設備變為工業界常見的生產機器設備。

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此外,設備精度也逐漸接近納米級水平、可加工工件的尺寸范圍也變得更大,應用越來越廣泛。隨著數控技術的發展,還出現了超精密五軸銑削和飛切技術。已經可以加工非軸對稱非球面等復雜零件。


超精密加工的三個主要發展趨勢

(1) 高精度、高效率

超精密加工永恒的主題。探索能兼顧效率與精度的加工方法,成為超精密加工領域研究人員的目標。

(2) 工藝整合化

高生產效率越來越成為企業賴以生存的條件,于是出現了“以磨代研”甚至“以磨代拋”的呼聲。此外,使用一臺設備完成多種加工(如車削、鉆削、銑削、磨削、光整)的趨勢越來越明顯。

(3) 大型化、微型化

加工航空、航天、宇航等領域的大型光電子器件,需要建立大型超精密加工設備;加工微型電子機械、光電信息等領域的微型器件,需要微型超精密加工設備。

總的來說,超精密加工技術正向著適于大批量生產的高效高質量、低成本、環境友好的方向發展。


影響超精密加工精度的主要因素包括:超精密機床、超精密加工工具(刀具、磨具、磨料等)、超精密加工工藝、被加工材料、夾具、在線檢測與誤差補償、超精密加工環境(包括恒溫、隔振、潔凈控制等)。只有將各個領域的最新技術成就集成起來,才有可能實現超精密加工。


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