超精密加工切削和磨削机理研究(3)

第2期　　　　　　　　　　　　　　王先逵:超精密加工切削和磨削机理研究　　　　　　　　　　　　　　　　3

21世纪10年代需求可归纳为以下几方面:

(1)由于航空、航天、生物化学、地球物理等技术的发展,需要更高更新的超精密加工方法,这些方法具有高精度和高表面质量。

(2)由于整个工业生产水平的提高,产品质量要求越来越严格,因此,制造业的加工精度水平要提高一个数量级。就我国制造业来说,普遍加工精度达到微米级。

(3)由于产品质量的提高,对表面微观质量提出了更高要求,因此,探索表面微观世界、提高表面微观质量就提到日程上来。

(4)由于产品质量的增长和生产率的提高,迫切要求解决当前大多数精密加工和超精密加工中效率低的问题,因此,寻求高效超精密加工新方法就十分必要。

(5)由于大型精密工业产品的发展,如大型发电机组、航天飞机、,需要研制大型超精密加工设备。

(6)由于绿色工程和清洁生产的需求,212　技术发展趋势

精密、超精密加工的发展沿着三个方向:(,向加工极限冲刺,进入纳米级及亚纳米加工,,加工环境不仅在地球上,甚至在太空站上。(2),进入国民经济主战场,使制造技术水平和经,。可以想象,计算机、通信网络、光盘、家用电器等将是精密。(3)现代制造技术的发展,学科交叉、复合,精密加工和超精密加工不仅作为一门独立的学科发展,而且会以更多的交叉学科形式出现,甚至形成新的学科。例如:精密特种加工技术、纳米技术等包含了多种学科。213　技术发展前沿分析

大体上可以分为以下几个方面。

21311　精密、超精密加工概念的扩展

从零件形状形成的角度来分析,“加工”的概念已突破传统的“去除”加工手段,是“去除”、“堆积”、“生长”、“变形”等加工手段的综合,其中“堆积”包含了附着(如镀膜、涂层等)、结合(如渗碳、渗氮、注入等)、接合(如焊接、粘接等);“生长”强调了从基体中生长出所需物体,如分子外延、晶体可控生长等。另一方面,“加工”的概念更强调了表面处理,形成了表面工程技术,它包含了基础理论、表面技术、表面复合技术、表面加工技术、表面质量控制和表面工程技术设计等诸多方面。这些“加工”概念上的变化主要是根据精密、超精密加工以及微细加工的需求而提出的。21312　“进化加工”原则

精密加工和超精密加工,由于被加工零件的精度要求很高,利用更高精度的“工作母机”来加工往往是不可能的,只有利用低于工件精度要求的机床设备,通过工艺手段和特殊工具及装备,直接加工出所需工件,这就是直接式“进化”加工,是一种创成式、生成式、创造式的加工原则,体现了人、技术、组织的三结合,也是当前行之有效的一种加工机理。

上述的直接式“进化”加工,效率低、技艺要求高,不适宜批量生产。借助直接式“进化”加工原则,生产出第二代工作母机,用它来加工所需高精度零件,形成间接式“进化”加工,而所制造的第二代工作母机则成为制造厂的关键设备、技术、财富和有力的竞争手段。

21313　微量切削机理

微量切削是中近期精密加工和超精密加工的主要手段,当前,它包括金刚石刀具超精密切削和金刚石微粉砂轮超精密切削两方面。在微量切削时,由于切除量极薄,背吃刀量小于晶粒大小,切削在晶粒内进行,从而其切削机理与传统切削原理有很大差别,力、热影响也有很大不同。

21314　表面微观质量

表面质量的内涵可用表面完整性来概括,其具体内容有表面纹理(表面粗糙度、波度、纹理方向、伤痕)和表面冶金变化(表面层的硬度、组织、残余应力)两大方面。有关精密、超精密加工的