先進(jìn)制造工藝技術(shù)

先進(jìn)制造工藝技術(shù)摘要：隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈化，生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)本錢(qián)、產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)響應(yīng)速度相繼成為企業(yè)的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，先進(jìn)制造工藝應(yīng)運(yùn)而生。先進(jìn)制造工藝是在不斷變化和開(kāi)展的傳統(tǒng)機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)上逐漸形成的一種制造工藝技術(shù)。Withtheincreasinglyfiercemarketcompetition,productionscale,productioncosts,productqualityandmarketresponsivenesshavebecomethebusinessobjectives,advancedmanufacturingtechnologycameintobeing.Advancedmanufacturingtechnologyisamanufacturingtechnologyinthetraditionalmechanicalmanufacturingprocessbasedonaconstantlychangingandevolvingdevelopment.先進(jìn)制造工藝技術(shù)旨在粗加工時(shí)獲得高生產(chǎn)率，精加工時(shí)獲得高精確度和高外表質(zhì)量。它是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高校、低耗、清潔生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是保證產(chǎn)品參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)。隨著科技的不斷開(kāi)展，制造工藝亦日新月異。⑴先進(jìn)制造工藝技術(shù)的代表性技術(shù)有材料受迫成形工藝技術(shù)、超精密加工技術(shù)、高速加工技術(shù)、快速原型制造技術(shù)、現(xiàn)代特種加工技術(shù)等。（1）精密和超精密加工已經(jīng)成為全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)取勝的關(guān)鍵技術(shù)。超精密加工是一個(gè)十分廣泛的領(lǐng)域，它包含了所有能使零件的形狀、位置和尺寸精度到達(dá)微米和亞微米范圍的機(jī)械加工方法。超精密加工方法主要有傳統(tǒng)的切削、磨削，還有利用聲、光、電等能源對(duì)材料進(jìn)行加工和處理的方法，以及綜合了多種加工方法的復(fù)合加工方法。⑵超精密加工機(jī)床是實(shí)現(xiàn)超精密加工的重要機(jī)械設(shè)備。目前，國(guó)外超精密機(jī)床的開(kāi)展在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位的國(guó)家有美國(guó)、英國(guó)和日本，這3個(gè)國(guó)家的超精密加工裝備不僅總體成套水平高,而且商品化的程度也非高。⑶1962年美國(guó)UnionCarbide公司研制成功半球車(chē)床,它是最早使用金剛石刀具實(shí)現(xiàn)超精密鏡面切削的機(jī)床,可用于加工球形和半球形零件,機(jī)床為立式布局，電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),主軸采用高精度空氣軸承,加工件尺寸精度為0.6Hm,外表粗糙度血為0.025um以?xún)?nèi)⑷。美國(guó)LLNL實(shí)驗(yàn)室于20世紀(jì)80年代研制成功兩臺(tái)大型超精金剛石車(chē)床。一臺(tái)是臥式DTM-3超精密金剛石車(chē)床⑸，該機(jī)床為T(mén)形結(jié)構(gòu),采用多路激光干涉測(cè)量系統(tǒng),可對(duì)各軸進(jìn)行直線(xiàn)和偏移誤差補(bǔ)償。其系統(tǒng)分辨率為2.5nm,最大加工直徑為021OOmni,加工精度方面:形狀誤差可達(dá)28nm,圓度和平面度可達(dá)12.5nm,外表粗糙度Ra可達(dá)4.2nm。另一臺(tái)是立式大型光學(xué)金剛石車(chē)床L0DTM[5：,機(jī)床主軸系采用液體靜壓軸承,位置測(cè)量系統(tǒng)采用分辨率為0.625nm的7路雙頻激光測(cè)量系統(tǒng),50r/min時(shí)的主軸回轉(zhuǎn)精度小于51nm,加工精度可達(dá)28nm,可加工直徑1.65m、高0.5m、質(zhì)量1360kg的工件。⑹現(xiàn)在仍被公認(rèn)為世界上精度最高的超精密機(jī)床。（2）高速加工技術(shù)產(chǎn)生于近代動(dòng)態(tài)多變的全球化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境。自二十世紀(jì)八十年代，高速加工技術(shù)基于金屬（非金屬）傳統(tǒng)切削加工技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)，逐步開(kāi)展成為綜合性系統(tǒng)工程技術(shù)。現(xiàn)已廣泛實(shí)用于生產(chǎn)工藝流程型制造企業(yè)。高速磨削加工是高速加工技術(shù)中具有代表性的一種，高速磨削是通過(guò)提高砂輪線(xiàn)速度來(lái)到達(dá)提高磨削效率和磨削質(zhì)量的工藝方法。它與普通磨削的區(qū)別在于很高的磨削速度和進(jìn)給速度，而高速磨削的定義隨時(shí)間的不同在不斷推進(jìn)。20世紀(jì)60年代以前，磨削速度在50m/s時(shí)即被稱(chēng)為高速磨削；而20世紀(jì)90年代磨削速度最高已達(dá)500m/s。在實(shí)際應(yīng)用中，磨削速度在100m/s以上即被稱(chēng)為高速磨削。⑺以砂輪高速、高進(jìn)給速度和大切深為主要特點(diǎn)的高效深磨技術(shù)是高速磨削在高效加工方面的應(yīng)用之一。⑻高效深磨技術(shù)起源于德國(guó)，1979年德國(guó)P.G.Werner博士預(yù)言了高效深磨區(qū)的存在合理性，開(kāi)創(chuàng)了高效深磨的概念，并在1983年由德國(guó)GuhringAutomation公司創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)世界上最具威力的60kW強(qiáng)力磨床，轉(zhuǎn)速為10000r/min砂輪直徑為400mm,砂輪圓周速度到達(dá)100~180m/s,標(biāo)志著磨削技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新紀(jì)元。1996年由德國(guó)Schaudt公司生產(chǎn)的高速數(shù)控曲軸磨床，是具有高效深磨特性的典型產(chǎn)品，它能把曲軸坯件直接由磨削加工到最終尺寸。德國(guó)Aachen工業(yè)大學(xué)宣稱(chēng)，該校已采用了圓周速度到達(dá)500m/s的超高速砂輪，此速度已突破了當(dāng)前機(jī)床與砂輪的工作極限。(3)特種加工，通常被理解為別于傳統(tǒng)切削與磨削加工方法的總稱(chēng)。特種加工方法產(chǎn)生于二次大戰(zhàn)后。兩方面問(wèn)題傳統(tǒng)機(jī)械加工方法難于解決：1)難加工材料的加工問(wèn)題。宇航工業(yè)等對(duì)材料高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、耐高溫、耐高壓、耐低溫等的要求，使新材料不斷涌現(xiàn)。2)復(fù)雜形面、薄壁、小孔、窄縫等特殊工件加工問(wèn)題。激光加工是現(xiàn)代特種加工技術(shù)的一種。激光是一種受激輻射而得到的加強(qiáng)光。當(dāng)激光束照射到工件外表時(shí)，光能被吸收，轉(zhuǎn)化成熱能，使照射斑點(diǎn)處溫度迅速升高、熔化、氣化而形成小坑，由于熱擴(kuò)散，使斑點(diǎn)周?chē)饘偃刍?，小坑?nèi)金屬蒸氣迅速膨脹，產(chǎn)生微型爆炸,將熔融物高速?lài)姵霾a(chǎn)生一個(gè)方向性很強(qiáng)的反沖擊波，于是在被加工外表上打出一個(gè)上大下小的孔。激光加工技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛，如機(jī)械制造、紡織、醫(yī)療器械、汽車(chē)、航天航空、電子電器、化工、包裝、建筑等行業(yè)。⑼自從首次報(bào)道準(zhǔn)分子激光能獲得快速、高分辨光刻以來(lái)，人們?cè)诎耸甏磳?duì)準(zhǔn)分子激光光刻進(jìn)行了大量研究，準(zhǔn)分子光刻有著明顯的經(jīng)濟(jì)性和現(xiàn)實(shí)性，它將光學(xué)光刻擴(kuò)展至DUV和VUV,其高功率大大縮短了基片曝光時(shí)間，分辨率易獲得亞微米線(xiàn)寬，掩模和抗蝕劑問(wèn)題已解決。1992年美國(guó)IBM公司將準(zhǔn)分子光刻機(jī)用于生產(chǎn)線(xiàn)上，商品化的XL-1型193nm光刻機(jī)能獲得0.25um線(xiàn)寬光刻膠圖形先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要開(kāi)展趨勢(shì)是，工藝設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)判斷走向定量分析，加工工藝由技藝開(kāi)展為工程科學(xué)。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系下，國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)主要表達(dá)在科學(xué)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，先進(jìn)制造技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今國(guó)際間科技競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。參考文獻(xiàn)：(1)林夢(mèng)琦，張恒《先進(jìn)制造工藝技術(shù)及先進(jìn)制造技術(shù)的未來(lái)》河北工業(yè)科技，2000年第17卷，第6期(2)王先逵,吳丹《精密加工和超精密加工技術(shù)綜述》中國(guó)機(jī)械工程,1999.10(5)：570-576(3)文秀蘭，林宋，譚昕等，《超精密加工技術(shù)與設(shè)備》北京化學(xué)工業(yè)出版社，2004(4)王先逵，李慶祥，劉成潁，《精密加工技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》[M]北京機(jī)械工業(yè)出版社，2001(5)BryanDesignandConstructionofanUltaprecision84inchDiamondTurningMachine[J].PrecisionEngineering,1979,1(1):13-17(6)牛景麗，陳東?！冬F(xiàn)代超精密加工機(jī)床的開(kāi)展及對(duì)策》機(jī)床與液壓期刊，2010年1月，第38卷第2期(7)趙恒華，宋濤，蔡光起《磨削加工技術(shù)的開(kāi)展趨勢(shì)》制造技術(shù)與機(jī)床期刊，2012-01-02(8)徐少紅《高速磨削加工工藝及應(yīng)用》電加工與模具期刊，2007年第2期(9)孫會(huì)來(lái)，林樹(shù)忠，趙方方等《激光綜合加工平臺(tái)最正確方案的模糊評(píng)價(jià)》依諾維特杯機(jī)電工程及相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究生學(xué)術(shù)會(huì)議，2003(10)林樹(shù)忠，徐會(huì)來(lái)《激光加工技術(shù)的應(yīng)用及開(kāi)展》河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004年4月，第33卷第2期材料受