【制造智能】精密加工
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1 精密加工技术简介
目前,精密加工是指加工精度为1"0.1μm,表面粗糙度为Ra0.1"0.01μm的加工技术,但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的,今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题,一是加工精度,包括形位公差、尺寸精度及表面状况,有时有无表面缺陷也是这一问题的核心;二是加工效率,有些加工可以取得较好的加工精度,却难以取得高的加工效率。精密加工应该包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。
2 几种常用的精密加工方法及特点
传统的精密加工方法有布轮抛、砂带磨削、超精细切削、精细磨削、珩磨、研磨、超精研抛技术、磁粒光整等。
砂带磨削 是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工,属于涂附磨具磨削加工的范畴,有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。国外在砂带材料及制作工艺上取得了很大的成就,有了适应不同场合的砂带系列,生产出通用和专用的砂带磨床,而且自动化程度不断提高(已有全自动和自适应控制的砂带磨床),但国内砂带品种少,质量也有待提高,对机床还处于改造阶段。
精密切削 也称金刚石刀具切削(SPDT),用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工,主要于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工,如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等,比一般切削加工精度要高1"2个等级。例如用精密车削加工的液压马达转子柱塞孔圆柱度为0.5"1μm,尺寸精度1"2μm;红外反光镜的表面粗糙度 Ra0.01"0.02μm,还具有较好的光学性质。从成本上 看,用精密切削加工的光学反射镜,与过去用镀铬经磨削加工的产品相比,成本大约是后者的一半或几分之一。
但许多因素对精密切削的效果有影响,所以要达到预期的效果很不容易。同时,金刚石刀具切削较硬的材料时磨损较快,如切削黑色金属时磨损速度比切削铜快104倍,而且加工出的工件的表面粗糙度和 几何形状精度均不理想。
超精密磨削 用精确修整过的砂轮在精密磨床上进行的微量磨削加工,金属的去除量可在亚微米级甚至更小,可以达到很高的尺寸精度、形位精度和很低的表面粗糙度值。尺寸缍0.1"0.3μm,表面粗糙度Ra0.2"0.05μm,效率高。应用范围广泛,从软金属到淬火钢、不锈钢、高速钢等难切削材料,及半导体、玻璃、陶瓷等硬脆非金属材料,几乎所有的材料都可利用磨削进行加工。
但磨削加工后,被加工的表面在磨削力及磨削热的作用下缦嘧橹要发生变化,易产生加工硬化、淬火硬化、热应力层、残余应力层和磨削裂纹等缺陷。
珩磨 用油石砂条组成的珩磨头,在一定压力下沿工件表面往复运动,加工后的表面粗糙度可达Ra0.4"0.1μm,最好可到Ra0.025μm,主要用来 加工铸铁及钢,不宜用来加工硬缧。
精密研磨与抛光 通过介于工件和工具间的磨料及加工液,工件及研具作相互机械摩擦,使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度,被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025μm。
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