精密与特种加工的发展现状与技术展望

精密与特种加工的发展现状与技术展望

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精密与特种加工的发展现状与技术展望

精密与特种加工的发展现状

精密加工是指加工精度和表面质量达到极高精度的加工工艺，通常包括精密切削加工和精密磨削加工，加工精度的不断提高对提高机电产品的性能、质量和可靠性，提高装配效率等都有至关重要的作用。精密和超精密加工已成为当前国际经济竞争的关键技术。精密工程，微米工程和纳米技术已成为世界技术的制高点，是现代制造技术的前沿，也是明天技术的基础

特种加工是将电能、热能、光能、声能和磁能等物理能量或其组合乃至机械能组合直接施加到被加工的部位上，从而实现材料去除的加工方法，也被称为非传统加工技术。近半个多世纪以来，相继出现了数十种特种加工方法，如电解加工、超声波加工、放电成型加工、激光加工、电子束加工等。特种加工在难加工材料加工、磨具及复杂面加工、、零件精细加工等领域已成为重要的加工方法或仅有的加工方法。

随着航空航天、核能热能以及微电子工业的发展，产品向高精度、高速度、耐高温、耐高压、耐腐蚀、大功率、小型化和高可靠性方向发展，零件的特殊结构和新材料的应用对制造业提出了更高的要求，特种加工作为跨世纪的先进制造技术的重要组成部分将在21世纪人类社会进步及我国现代化建设中发挥重大作用。

精密加工

精密、超精密切削加工

所谓精密加工是指加工精度和表面质量达到极高程度的加工工艺。目前，在工业发达的国家中，一般工厂能掌握的加工精度是1微米，精密工程正在向其终极目标—原子级精度逼近，也就是实现“移动原子”。

精密加工总是与高加工成本联系在一起，在过去它主要应用于军事、航空航天等部门。近十几年来，随着科学技术发展和人们生活水平的提高，精密加工的产品已经入人民生活的各个领域，工业发达国家已将精密加工机床直接用于产品零件的精密加工，产生了显著的经济效益。正是精密加工具有优良的特性，因此得到了世界各地的高度重视。我国必须大力发展精密加工技术，使其为我国的国民经济创造出巨大的经济效益。

精密机床是实现精密加工的先决条件，随着加工精度的提高和精密加工技术的发展，机床的精度不断提高，精密机床获得了飞速发展。

我国在20世纪60年代起开始发展精密机床，经过40多年的努力，我国的精密机床已有相当规模，不仅品种上基本满足我国生产需求，而且精度和质量都达到一定水平。例如北京机床研究所已批量生产多种规格的三坐标测量机。

我国超精密机床的生产和研究其比较晚，和国外的差距较大。由于涉及到许多保密技术，从国外引进超精密机床受到限制，我们必须加大力度研制性能更优越的超精密机床，为国防工业、尖端技术的发展创造条件。

超精密切削加工是20世纪60年代发展起来的新技术，它在国防和尖端技术的发展中起到了重要的作用。例如导弹的命中精度等等。另外，由于采用了超精密切削技术，一些民用产品

其生产成本降低，生产率提高，产品性能得到极大的改善。超精密加工的尖端部分分担着支撑最新科学技术进步的重任，必须把分散在各个领域的技术成就集结在一起，把加工精度提高1～2个数量级。为此需要在国家的科学研究规划中投入大量的财力和人力。

根据我国当前的实际情况，参考国外的发展趋势，我国应该开展超精密加工技术的基础研究，其主要内容包括超精密加工的基本理论和工艺、环境控制技术、材料和超精密加工设备的精度、动特性及热稳定性。只要我们能对精密加工技术给与足够的重视，投入相当的人力财力进行研究，相信我国能在15～20年内达到美国等先进国家的水平，并在某些主要单项技术上达到国际先进水平。

精密超精密磨削加工

磨削是一种常用的半精加工和精加工方法，砂轮是磨削的主要切削工具，磨削在切削加工中的比重日益增大。在工业发达的国家磨床在机床总数中的比重占到30%～40%，且有不断增长的趋势。磨削在机械制造业中将得到广泛的应用。

随着科学技术的不断发展，近年来电子工业、航天工业和核工业等领域给精密加工提出了更高的要求，为了达到这个目标，精密机械进一步朝着精密加工方向发展。因此超精密磨削是近年发展起来的最高加工精度、最小表面粗糙度值的砂轮磨削方法，这将进一步促进超精密磨削的发展。

特种加工

电火花加工

电火花加工又称放电加工，是一种电、热能加工方法，利用工具和工件两级间脉冲放电时局部瞬时产生的高温把金属腐蚀去除来对工件进行加工的一种方法。在20世纪50年代开始研究并逐步应用生产。

目前，电火花加工技术已广泛应用于宇航、航空、电子、原子能等行业，以及科学研究部门，主要以解决难切削加工及复杂形状工件的加工问题。加工范围小至几微米大到几十米的超大型磨具和工件中。

电化学加工

电化学加工是指通过电化学反应从工件上去除或在工件上镀覆金属材料的特种加工方法，近十几年来，借助高新技术，在精密电铸等方面取得较快发展。目前，电化学加工技术已成为一种不可缺少的去除或镀覆金属材料及进行微细加工的重要方法之一，并广泛应用于兵器、汽车、医疗器械、电子和模具行业之中，电化学加工在很多方面还有待进一步的发展和提高，如加工过程监测与自动化控制、工具设计、加工精度的提高，以及电化学作用产物的处理等。高能束加工

激光加工、离子束加工和电子束加工是近几年来得到较大发展的新兴特种加工。我国20世纪60年代初期开始对电子束加工工艺进行研究，目前已经在仪器仪表、微电子工业、航天航空部门和化纤等工业中得到应用，激光的应用范围日趋广阔，在工业、商业、医疗、军事等研究等方面具有广泛的应用，而且用于各种精细加工。激光加工技术是实用化很高的技术，同时也是附加值很高的加工方法，对象的材质、形状。尺寸、加工环境的自由度都很大。复合加工

特种加工可以解决传统加工难以或无法加工的难题，在加工范围、加工质量、生产效率等方面，显示了许多优越性和独到之处，但是，科学的发展，各种材料的应用，国防、航空、尖端工业生产的需求向其提出更新的问题，有许多问题是不能用一种加工手段来解决的。人们既不能一味追求“以柔克刚”，发展某种特种加工加工方法；也不排斥“以硬对柔”的某些特点，从而从加工的可能性、方便性、经济性等因素综合考虑，探索研究新的加工方法。复合加工正是在这种前提下生产和发展起来的。

制造业是将制造资源通过制造过程转化为可供人们使用与利用的工业品和生活消费品的行