1.概述
周详和超周详加工手艺的成长,直接影响到一个国度尖端手艺和国防工业的成长,是以世界列国对此都极其正视,投入很鼎力量进行研究开辟,同时实施手艺保密,节制要害加工手艺和装备出口。跟着航空航天、高周详仪器仪表、惯导平台、光学和激光等手艺的敏捷成长和多范畴的普遍利用,对各类高精度复杂零件、光学零件、高精度平面、曲面和复杂外形的加工需求日趋火急。今朝国外已开辟了多种周详和超周详车削、磨削、抛光等机床装备,成长了新的周详加工和周详丈量手艺。
我国今朝已经是一个“制造年夜国”,制造业范围名列世界第四位,仅次在美国、日本和德国,最近几年来在周详加工手艺和周详机床装备制造方面也获得了不小进展。但我国还不是一个“制造强国”,与发财国外比拟仍有较年夜差距。我国每一年虽有年夜量电机产物出口,但大都是手艺含量较低、价钱亦较廉价的中低档产物;而从国外进口的则年夜多是手艺含量高、价钱昂贵的高级产物。今朝我国每一年需进口年夜量国内尚不克不及出产的周详数控机床装备和仪器,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,且首要为低精度的通俗机床。 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,而进口机床则到达 67亿美元。
因为国外一些主要的高精度机床装备和仪器对我国实施封闭禁运,而这些周详装备仪器恰是我国成长国防工业和尖端手艺所火急需要的,是以,为了使我国的国防和科技成长不受制在人,我们必需投入需要的人力物力,自立成长周详和超周详加工手艺,争夺尽快将我国的周详和超周详加工手艺程度晋升到世界进步前辈程度。下面临国表里周详和超周详加工手艺的最新成长环境介绍以下。
2.周详机床手艺的成长
��������APP.txt周详机床是周详加工的根本。现今周详机床手艺的成长标的目的是:在继续提高精度的根本上,采取高速切削以提高加工效力,同时采取进步前辈数控手艺提高其主动化程度。瑞士DIXI公司以出产卧式坐标镗床著名在世,该公司出产的DHP40高精度卧式高速镗床已增添了多轴数控系统,成为一台加工中间;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公司的高速周详五轴加工中间的主轴最高转速为42000r/min,定位精度达 5μm,已到达曩昔坐标镗床的精度。从这两台机床的机能可以看出,此刻的加工中间与高速切削机床之间已不再有严酷的边界划分。
3.利用金刚石美金具的超周详切削手艺
3.1超周详切削手艺的进展
金刚石美金具超周详切削手艺是超周详加工手艺的一个主要构成部分,很多国防尖端产物零件(如陀螺仪、各类平面和曲面反射镜和透镜、周详仪器仪表和年夜功率激光系统中的多种零件等)都需要操纵金刚石超周详切削来加工。
利用单晶金刚石美金具在超周详机床长进行超周详切削,可以加工出光洁度极高的镜面。超周详切削的切削厚度可极小,最小切削厚度可至1nm。超周详切削利用的单晶金刚石美金具要求刃口极其锋锐,刃口半径在0.5~0.01μm。因刃口半径甚小,曩昔对刃口的丈量极其坚苦,此刻已可用原子力显微镜(AFM)便利地进行丈量。
3.2 超周详切削机理的研究
对超周详切削机理的研究最近几年来有了很多进展。例如,超周详切削脆性材料时,加工概况可以不发生脆性分裂陈迹而取得镜面,这触及到极薄切削时脆性材料塑性切除的脆塑转换问题,比来对此提出了很多新看法。由超周详切削玻璃的尝试成果可见,最先时切削厚度甚小,切除机理为塑性去除,加工概况无脆性破损陈迹。跟着切削厚度的增年夜,塑性切除逐步转化为脆性分裂去除,加工概况可见到较着的脆性破损陈迹。
今朝,利用计较机仿真和份子动力学摹拟等方式对超周详切削进程和机理的研究取得了很好结果,一方面深化了对极薄层材料切削去除机理的熟悉,同时可以对超周详切削结果作出比力正确的预告。由超周详切削所构成加工概况的计较机仿真摹拟猜测和计较机仿真猜测超周详切削单晶铝分歧晶面时的切削力可以看到,因为晶体的各向异性,致使在分歧标的目的的切削力是不相等的。操纵对超周详切削进程的份子动力学摹拟,可以对超周详切削极薄层材料的动态切除进程进行不雅察和阐发,并能对切除进程进步履画演示。
3.3 新的金刚石美金具晶体定向方式
因为金刚石硬度极高,且晶体各向异性,是以单晶金刚石美金具的刃磨极其坚苦。制造金刚石美金具和刃磨时都需要对晶体定向,曩昔的晶体定向方式首要是利用X光晶体定向仪,仪器昂贵,且定向操作相当繁琐。哈尔滨工业年夜学成功开辟了一种新的激光晶体定向方式,所用装备较简单,且定向操作便利,可以使金刚石晶体定向年夜年夜简化。
4.超周详加工机床的进展
4.1 国外超周详机床的成长环境
研发超周详机床是成长超周详加工的主要条件前提。最近几年来发财国度已成功开辟了多种进步前辈的超周详加工机床。超周详机床的成长标的目的是:进一步提崇高高贵周详机床的精度,成长年夜型超周详机床,成长多功能和高效专用超周详机床。
美、英、德等国在上世纪七十年月(日本在八十年月)即最先出产超周详机床产物,并可批量供货。在年夜型超周详机床方面,美国的LLL国度尝试室在1986年研制成功两台年夜型超精金刚石车床:一台为加工直径2.1m的卧式DTM-3金刚石车床,另外一台为加工直径1.65m的LODTM立式年夜型光学金刚石车床。此中,LODTM立式年夜型光学金刚石车床被公认为世界上精度最高的超周详机床。美国后来又研制出年夜型6轴数控周详研磨机,用在年夜型光学反射镜的周详研磨加工。
英国的Cranfield周详加工中间在1991年研制成功OAGM-2500多功能三坐标联动数控磨床(工作台面积2500mm×2500mm),可加工(磨削、车削)和丈量周详自由曲面。该机床采取加工件拼合方式,还可加工出天文千里镜中直径7.5m的年夜型反射镜。
日本的多功能和高效专用超周详机床成长较快,对日本微电子和家电工业的成长起到了很好的增进感化。
4.2 我国超周详机床的成长环境
在曩昔相当长一段期间,因为遭到西方国度的禁运限制,我国进口国外超周详机床严重受限。但当1998年我国本身的数控超周详机床研制成功后,西方国度顿时对我国弛禁,我国此刻已进口了多台超周详机床。
我国北京机床研究所、航空周详机械研究所、哈尔滨工业年夜学等单元此刻已能出产若干种超周详数控金刚石机床,如北京机床研究所研制的加工直径800mm的超周详车床和哈尔滨工业年夜学研制的超周详车床,这两台机床均有两坐标周详数控系统和两坐标激光在线丈量系统,可以加工非球反转展转曲面;还哈尔滨工业年夜学研制了加工KDP晶体年夜平面的超周详铣床。KDP晶体可用在光学倍频,是年夜功率激光系统中的主要元件。必需认可,在超棈密机床手艺方面,我们与国外进步前辈程度比拟还相当年夜的差距,国产超周详机床的质量程度尚待进一步提高。
在年夜型超周详机床方面,今朝美、英、俄等都城具有自行开辟的年夜型超周详机床,而我国因为没有年夜型超周详机床,是以没法加工年夜直径曲面反射镜等年夜型超周详零件,国外对这些年夜型超周详零件的出口有严酷限制,从而严重影响了我国国防尖端手艺的成长。此刻我国正在抓紧研制加工直径1m以上的立式超周详机床。
在多功能和高效专用超周详机床方面,今朝我国根基上还是空白。
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