机械加工的超精密化和加工机械的微型化

机械加工的超精密化和加工机械的微型化

摘要：随着我国经济快速的发展，航空航天事业、微机械加工业、生物工程都

得到了比较迅速的发展，这些行业在发展的过程中，精密微小零件有着十分重要

的作用，由此，促进了精密微小零件加工的发展。在其不断发展的过程中，面临

的要求也越来越高，为了满足要求，在零件加工中应用了超精密微机械制造技术。文章分析了机械加工的超精密技术发展现状，探讨了机械加工的超精密化和加工

机械的微型化技术。

关键词：超精密加工；微机械；机械制造

引言

在工业繁荣发展的过程中，工业领域发生了一场变革，主要集中在国防领域、航空领域、医疗领域以及电子领域，这些领域在变革的过程中，对精密微小零件

的要求越来越高，为了充分的满足要求，在进行微小零件加工时，应用了微机械，由此也促使现代装备加工向着微小化的方向发展。超精密微机械制造技术作为有

效的微小零件加工技术，在工业中得到了广泛的应用。

一、机械加工的超精密技术发展现状

在机械加工技术发展和实施过程中，其加工方法基本上可以分为两大类，其

中一种是传统意义上的机械加工方法，必须要采用超精密机械和精密刀具来进行

加工操作的一种加工方式，这种加工方法对于加工物件的尺寸精度要求是非常高的，还有一种就是采用非传统的加工方式，主要是利用电磁声光以及化学原料等

进行超精密机械加工技术实施，在实际开展超精密加工技术实施过程中，就必须

要保证其实现真正的纳米级加工，但是这两种加工方式都存在一定的问题，第一

种加工方式主要是由于控制管理体系、刀具定位以及环境因素等方面存在一定的

影响，要想充分的实现纳米级加工是非常困难的，在实际开展机械加工工作实施

过程中，要想达到这样的加工技术，那么是非常困难的，虽然我国国内也相继开

发了多种加工机床，但是这些加工机床的加工精细度要求最多也就能够控制到几

十纳米，对于真正的实现纳米级加工还存在一定的差距。但是采用传统加工方式

的主要优点就是加工机理上的创新，在加工过程中，可以选择的加工处理方式也

比较多，加工范围也比较广泛，但是在加工过程中，可加工材料的选择方面存在

一定的限制，因此要实现真正的纳米级加工是非常困难的，因此当前的两种加工

方式要想完全的实现纳米级加工仍然存在一定的难度，要想提高机械加工的超精

密度必须要寻找新的加工方式，寻找使用范围更广的加工材料。

二、精密度加工与加工微型化研究

1、机械精密度切削过程

在机械精密度加工过程中切削工艺是重要的部分，在工件生产结束后，利用

金刚石进行工件切削流程，现如今我国切削工艺以达纳米级，纳米级切削工艺能

确保工件切削的完美程度。机械工件在切削过程中应把切削工件视为分子的集合体，充分考虑到分子之间产生的相互作用，利用分子作用进行切削工作。切削工

作在操作前期，应对工件的使用去向进行详细了解，工件切削程序结束后进行打

磨流程，完成各项工作流程后，工件将使用在生产建筑方面，因此切削过程尤为

重要，在切削过程中要保证工件按照要求的形状完成作业，确保切削工件的完整

程度。

机械切削工艺往往是在机床控制完成，在机床操作前期应对切削工件进行前

期设计，其中主要包括切削工件的形状及大小，因此加工机床应与现代高科技技

术相融合，加入先进的电子计算机设备，在机床使用过程中充分利用电子技术使

切削工艺达到完成程度。工件在切削过程中，应严格控制机床移动的速度，其速

度直接影响工件周边完美程度，避免周边出现粗糙现象。机床移动速度应使用电

子计算机技术控制，按照工件加工要求调制机床移动速度，不仅提升工件的精密度，同时大量减少切削过程中人工操作的现象，从而显著提升机械生产企业的经

济效益，同时带动我国机械加工行业发展。

2、机械工件的研磨过程

机械工件的研磨过程中对精密度加工要求较高，机械工件的研磨直接影响着

工件的使用。工件在经过切削流程后，便进入研磨流程，研磨流程主要降低工件

表面粗糙现象，以及工件切削过程中周边出现的粗糙现象。以往研磨作业是将工

件表面进行研磨与抛光完成打磨工序，其主要缺点是工作效率低，在操作过程中

需要投入大量的人力进行操作，直接影响着研磨工艺的生产效益。传统研磨工艺

对加工工件结构具有一定的局限性，非球面及复杂工件加工过程中传统研磨工艺

发挥不出作用。针对这一现象的发生，日本在现有工艺的基础上研发出延展性状

态磨削工艺，并成功使用在研磨工作中，使工件获得无痕光滑的表面。

磨削工艺在加工过程中，利用金刚石砂轮进行循环式磨削流程。磨削前期应

对工件的大小及形状进行充分了解，并在机床电子计算机设备中调制出相应数据，确保在磨削过程中将机床上的金刚石置于工件表面，此项工艺操作过程中研究出

现金刚石磨削面小于工件表面的现象，如发生此类现象将影响工件磨削工艺的操

作过程，严重时将影响工件日后的正常使用。研磨工艺在操作过程中，应严格按

照相关流程进行操作，通过电子计算机设备严格控制工件研磨时间，研磨过程中

应对工件表面进行反复修正加工。工件在机床研磨工序结束后，相关人员应对工

件表面进行严格检查，如检查过程中发现工件表面仍有粗糙现象，应及时将工件

进行二次研磨，研磨工艺主要作用是确保工件表面呈现出光滑现象。

三、加工机械的微型化技术研究

加工机械的微型化发展过程中，主要是有如下几方面的优势：第一，能够有

效的降低能源消耗，节省空间和原材料消耗，第二，机械位置在摆放过程中也比

较容易，第三，能够有效的降低可构筑环境负荷较小的生产系统，第四，对于微

细件能够实现精细化加工处理。

在机械加工的微型化处理和发展过程中，最早微型化加工处理是起源于日本，在设备研制和发展过程中，里面包含了大量的微型化先进技术，在加工过程中，

必须要保证整个技术实施到位，才能够保证机械加工过程的顺利开展。

微型化设备在加工处理过程中，需要严格的按照操作流程执行，在加工处理

过程中，当加工工艺实现了纳米技术的时候，那么就需要充分的利用微型化技术

进行系统设计操作，在微型化操作过程中，需要将其设备处理精度范围控制到更小，这样就可以形成具有独立智能系统、传感器等微型设备。

微型化设备在完成一些加工尺寸较小的工件过程中，对于尺寸较小的工件需

要采用微型化处理加工技术，那么在加工过程中，加工设备如果达不到加工工件

的完整度，就必须要充分的使用微型化处理设备，从而在加工处理的基础上进一

步做好尺寸大小控制，能够有效的降低尺寸误差，在切割处理过程中，有效的进

行工件研磨处理，这样能够有效的降低加工工件尺寸误差，从而使得微型化设备

在进行工件处理过程中，达到较高的平整度。