淺談精密超精密加工的應用

摘要：制造技術從最開始的手工制作、機器加工到現代的智能控制自動化生產制造，在從最初的對產品的一般精度要求、精密加工到現代的超精密加工以及納米加工，這代表了當前先進制造技術發展的重要方向。

關鍵詞：精密加工;自動化技術;應用

在當前科學技術的迅猛發展、生產技術不斷創新的今天，精密、超精密加工作為機械制造業中極具競爭力的技術之一，目前已經受到許多國家的廣泛關注。機械工業、電子工業、航空航天工業、化學工業等，尤其是國防工業部門，要求尖端科學技術產品向高精度、高速度、大功率、小型化的方向發展，以及在高溫、高壓、重載荷或腐蝕環境下能長期可靠地工作。為了適應這些要求，各種新結構、新材料和復雜形狀的精密零件大量出現，零件結構和形狀越來越復雜，材料的性能越來越好，對精度要求越來越高，對加工表面粗糙度和完整性要求也越來越嚴格。為了實現這一生產需求，人們不斷探索和研究材料新的加工工藝，精密加工技術得以產生和發展。

精密、超精密加工和制造自動化是先進制造技術的兩大領域，精密與超精密加工要依靠自動化技術的支持，而制造自動化有賴于精密加工才能得以實現。當代的精密工程、微細加工和納米技術是現代制造技術的前沿、未來技術的基礎。精密與超精密技術發展到今天，已不再是一種孤立的加工方法和單純的工藝問題，而成為一項包含內容極為廣泛的系統工程。因此，精密超精密加工的應用必須依賴先進的自動化制造技術。下面從以下幾個方面對精密超精密加工的應用作介紹。

一、國防、航空航天產品的加工

（一）國防工業產品的制造

國防工業是新技術出現的推動者，也是新技術的引領者和受益者，因此，國防現代化的開展與實施，必須時刻與先進制造技術和新的工藝保持同步領跑的狀態。

精密加工技術廣泛應用在國防武器裝備的動力系統、武器系統的零部件的生產加工上，針對一些特殊難加工材料，例如特硬、脆難切削材料;特殊形狀尺寸的零部件，如結構復雜、特別薄、窄制件等;其他特殊條件下高精度加工零件，如薄型艙殼、相控陣雷達天線等復雜儀表結構件的制造加工。

超精密加工技術是以高精度為目標的加工技術，它具有單項技術的極限、常規技術的突破、新技術綜合三方面的特征。在精確打擊裝備中，各類平臺的導航和測量控制系統，各種信息化裝備在使用過程中，偵察衛星、精密雷達以及軍用微電子、光電子、測試儀器儀表等產品中很多零件都是在精密、超精密加工技術的基礎上加工制造出來的。

（二）航空航天工業產品的制造

航空航天工業的迅速發展，使得其應用材料的性能要求也越來越高，進而使得諸如鈦合金、高溫合金及復合材料等難加工材料的應用越來越廣泛，例如鈦合金材料主要應用在整體葉盤、發動機框架、風扇機匣、葉輪及起落架等零部件的加工應用上;高溫合金材料主要應用在軸、盤軸、渦輪盤、燃燒套管、ISOS孔等制件的加工;復合材料主要應用在中央翼盒、垂直尾翼及機翼等方面上。一般航空航天零部件結構形狀都比較難加工，其加工尺寸精度要求都比較高，內部結構比較復雜，例如有深腔制件的加工，加工使用刀具異性，懸臂長，而且加工時容易產生震動，排屑能力差，在自動化程序編制過程中要充分考慮到刀具與加工制件之間的安全間隙等;加工薄壁結構時，在選擇刀具時要充分考慮到切削力對工件變形程度的影響。

航空航天零部件結構的復雜性、加工要求的嚴格性以及材料的難加工性，對刀具企業提出了更高的產品及服務要求。國內外的一些刀具企業經過多年的發展，為該行業提供了許多高效的加工方案。

二、民用產品的加工

目前，精密、超精密技術在我國的應用已不再局限于國防尖端和航空航天等少數部門，它已擴展到了國民經濟的許多領域，應用規模也有較大增長。計算機、現代通信、影視傳播等行業，現都需要精密、超精密加工設備，作為其迅速發展的支撐條件。計算機磁盤、錄像機磁頭、激光打印機的多面棱鏡、復印機的感光筒等零部件的精密、超精密加工，采用的都是高效的大批量自動化生產方式。

光電顯示器、數碼相機、激光打印機、光纖通訊等光電產品和光通訊產品在全球已形成一個龐大的消費市場，自由曲面光學元件的加工與使用已經成為用于光電及通訊產品的關鍵零部件之一。目前，對于自由曲面的加工大多數是通過普通多軸數控機床的端面銑削或球頭銑削來加工的，香港理工大學先進光學制造中心引進的大型超精密五軸自由曲面加工中心，適用于加工多種類型的光學元器件及精密零件，它的加工精度、形狀精度可達到亞微米級，表面粗糙度為納米級，可進行三維自由曲面的銑削、磨削，也可進行二維的超精密切削。

三、總結

現代機械制造業之所以要致力于提高加工精度，其主要原因在于可提高產品的性能和質量，提高產品的穩定性和可靠性，促進產品小型化，增強零件的互換性，提高裝配生產率。精密加工技術不僅適用于國防工業產品的加工應用，而且還可以應用于高端民用產品加工中去，例如大規模集成電路的基片、高清晰液晶及背投顯示產品等;超精密加工技術不僅促進了機械、計算機、電子、光學等技術的發展，從某種意義上說，超精密加工技術擔負著支持最新科學技術進步的重要使命，也是衡量一個國家制造技術的重要標志。

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