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核心提示：當(dāng)前精密和超精密加工精度從微米到亞微米，乃至納米，在汽車、家電、IT電子信息高技術(shù)領(lǐng)域和軍用、民用工業(yè)有廣泛應(yīng)用。同時(shí)，精密和超精密加工技術(shù)的發(fā)展也促進(jìn)了機(jī)械、模具、液壓、電子、半導(dǎo)體、光學(xué)、傳感器和測(cè)量技術(shù)及金屬加工工業(yè)的發(fā)展。

　　一、精密和超精密加工的概念與范疇

　　通常，按加工精度劃分，機(jī)械加工可分為一般加工、精密加工、超精密加工三個(gè)階段。目前，精密加工是指加工精度為1~0.1?;m，表面粗糙度為Ra0.1~0.01?;m的加工技術(shù)，但這個(gè)界限是隨著加工技術(shù)的進(jìn)步不斷變化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解決的問(wèn)題，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面狀況；二是加工效率，有些加工可以取得較好的加工精度，卻難以取得高的加工效率。精密加工包括微細(xì)加工和超微細(xì)加工、光整加工等加工技術(shù)。傳統(tǒng)的精密加工方法有砂帶磨削、精密切削、珩磨、精密研磨與拋光等。

　　超精密加工就是在超精密機(jī)床設(shè)備上，利用零件與刀具之間產(chǎn)生的具有嚴(yán)格約束的相對(duì)運(yùn)動(dòng) ，對(duì)材料進(jìn)行微量切削，以獲得*形狀精度和表面光潔度的加工過(guò)程。當(dāng)前的超精密加工是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用機(jī)床定位精度的分辨率和重復(fù)性高于0.01μm的加工技術(shù)，亦稱之為亞微米級(jí)加工技術(shù)，且正在向納米級(jí)加工技術(shù)發(fā)展。

　　超精密加工包括微細(xì)加工、超微細(xì)加工、光整加工、精整加工等加工技術(shù)。微細(xì)加工技術(shù)是指制造微小尺寸零件的加工技術(shù)；超微細(xì)加工技術(shù)是指制造超微小尺寸零件的加工技術(shù)，它們是針對(duì)集成電路的制造要求而提出的，由于尺寸微小，其精度是用切除尺寸的值來(lái)表示，而不是用所加工尺寸與尺寸誤差的比值來(lái)表示。光整加工一般是指降低表面粗糙度和提高表面層力學(xué)機(jī)械性質(zhì)的加工方法，不著重于提高加工精度，其典型加工方法有珩磨、研磨、超精加工及無(wú)屑加工等。實(shí)際上，這些加工方法不僅能提高表面質(zhì)量，而且可以提高加工精度。精整加工是近年來(lái)提出的一個(gè)新的名詞術(shù)語(yǔ)，它與光整加工是對(duì)應(yīng)的，是指既要降低表面粗糙度和提高表面層力學(xué)機(jī)械性質(zhì)，又要提高加工精度（包括尺寸、形狀、位置精度）的加工方法。

　　二、精密加工的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用

　　1.精密成型加工的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用

　　精密鑄造成形、精密模壓成形、塑性加工、薄板精密成形技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家受到高度重視，并投入大量資金優(yōu)先發(fā)展。70年代美國(guó)*主持制訂“鍛造工藝現(xiàn)代化計(jì)劃”，目的是使鍛造這一重要工藝實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，更多地使用CAD／CAM，使新鍛件的制造周期減少75%。1992年，美國(guó)*提出了“軍用關(guān)鍵技術(shù)清單”，其中包含了等壓成型工藝、數(shù)控計(jì)算機(jī)控制旋壓、塑變和剪切成形機(jī)械、超塑成型／擴(kuò)散連接工藝、液壓延伸成型工藝等精密塑性成型工藝。國(guó)外近年來(lái)還發(fā)展了以航空航天產(chǎn)品為應(yīng)用對(duì)象的“大型模鍛件的鍛造及葉片精鍛工藝”、“快速凝固粉末層壓工藝”、“大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件強(qiáng)力旋壓成型工藝”、“難變形材料超塑成形工藝”、“*材料（如金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等）成形工藝”等。我國(guó)的超塑成形技術(shù)在航天航空及機(jī)械行業(yè)也有應(yīng)用，如航天工業(yè)中的衛(wèi)星部件、導(dǎo)彈和火箭氣瓶等，采用超塑成形法制造偵察衛(wèi)星的欽合金回收艙。與此同時(shí)，還基本上掌握了鋅、銅、鋁、欽合金的超塑成形工藝，zui小成形厚度可達(dá)0．3mm，形狀也較復(fù)雜。此外，國(guó)外已廣泛應(yīng)用精密模壓成形技術(shù)制造武器。常用的精密模壓成形技術(shù)，如閉塞式鍛造、采用分流原理的精密成形及等溫成形等國(guó)外已用于*。目前，精密模壓技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用還較少，精度也較差，國(guó)外精度為±0.05—0.10mm，我國(guó)為±0.1—0.25mm。

　　2.孔加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用

　　近年來(lái)，汽車、模具零部件、金屬加工大都采用以CNC機(jī)床為中心的生產(chǎn)形態(tài)，進(jìn)行孔加工時(shí)，也大都采用加工中心、CNC電加工機(jī)床等*設(shè)備，高速、高精度鉆削加工已提上議事日程。無(wú)論哪個(gè)領(lǐng)域的孔加工，實(shí)現(xiàn)高精度和高速化都是取得用戶訂單的重要競(jìng)爭(zhēng)手段。

　　近年來(lái)，隨著高速銑削的出現(xiàn)，以銑削刀具為中心的切削加工正在進(jìn)入高速高精度化的加工時(shí)期。在孔加工作業(yè)中，目前仍大量使用高速鋼麻花鉆，但各企業(yè)之間在孔加工精度和加工效率方面已逐漸拉開了差距。高速切削鉆頭的材料以陶瓷涂層硬質(zhì)合金為主，如MAZAK公司和森精機(jī)制作所在加工鑄鐵時(shí)，即采用了陶瓷涂層鉆頭。在加工鋁合金等有色材料時(shí)，可采用金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭、DLC涂層硬質(zhì)合金鉆頭或帶金剛石燒結(jié)體刀齒的鉆頭。高速高精度孔加工除采用CNC切削方式對(duì)孔進(jìn)行精密加工外，還可采用鏜削和鉸削等方式對(duì)孔進(jìn)行高精度加工。隨著加工中心主軸的高速化，已可采用鏜削工具對(duì)孔進(jìn)行高速精密加工。

　　隨著IT相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，近年來(lái)，光學(xué)和電子工業(yè)所用裝置的零部件產(chǎn)品的需求急速增長(zhǎng)，這種增長(zhǎng)進(jìn)而刺激了微細(xì)形狀及高精度加工技術(shù)的迅速發(fā)展。其中，微細(xì)孔加工技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用尤其引人注目。微細(xì)孔加工早已在印刷電路板等加工中加以應(yīng)用，包括鋼材在內(nèi)的多種被加工材料，均可用鉆頭進(jìn)行小直徑加工。目前，小直徑孔加工中，利用鉆頭切削的直徑zui小可至φ50μm左右。小于φ50μm的孔則多采用電加工來(lái)完成。為了抑制毛刺的產(chǎn)生，許多研究者提出可采用超聲波振動(dòng)切削的方式。目前，正在探索一種應(yīng)用范圍廣而且工藝合理的超聲波振動(dòng)切削模式，其中包括研究機(jī)床的適應(yīng)特性等內(nèi)容。隨著這些問(wèn)題的順利解決，今后可望更好地實(shí)現(xiàn)直徑更小的微小深孔加工，加工精度會(huì)更高。

　　3.特種熱處理的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用

　　特種熱處理工藝是國(guó)防工業(yè)系統(tǒng)關(guān)鍵制造技術(shù)之一。真空熱處理以其*的無(wú)污梁、無(wú)氧化、工件變形小和適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于航空航天結(jié)構(gòu)件處理，如齒輪結(jié)構(gòu)件表面滲碳或滲氮，導(dǎo)彈和航天器各種合金或鋼件的去應(yīng)力、增強(qiáng)或增韌處理等。典型結(jié)構(gòu)如：儀表零件、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、燃料貯箱、發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等；美國(guó)熱處理爐約有50%以上為真空熱處理爐。真空熱處理爐已廣泛采用了計(jì)算機(jī)控制,目前已發(fā)展到真空化學(xué)熱處理和真空氣淬熱處理，包括高壓真空氣淬、高流率真空氣淬和高壓高流率真空氣淬技術(shù)等。另外，激光熱處理技術(shù)在國(guó)外已廣泛用于航空、航天、電子、儀表等領(lǐng)域，如各種復(fù)雜表面件、微型構(gòu)件、需局部強(qiáng)化處理構(gòu)件、微型電子器件、大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)和修補(bǔ)、精密光學(xué)元件、精密測(cè)量元件等。

　　4.數(shù)控電火花加工新工藝的應(yīng)用

　　a.標(biāo)準(zhǔn)化夾具

　　數(shù)控電火花加工為保證*的重復(fù)定位精度且不降低加工效率，采用快速裝夾的標(biāo)準(zhǔn)化夾具。標(biāo)準(zhǔn)化夾具，是一種快速精密定位的工藝方法，它的使用大大減少了數(shù)控電火花加工過(guò)程中的裝夾定位時(shí)間，有效地提升了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。目前有瑞士的EROWA和瑞典的3R裝置可實(shí)現(xiàn)快速精密定位。

　　b.混粉加工方法

　　在放電加工液內(nèi)混入粉末添加劑，以高速獲得光澤面的加工方法稱之為混粉加工。該方法主要應(yīng)用于復(fù)雜模具型腔，尤其是不便于進(jìn)行拋光作業(yè)的復(fù)雜曲面的精密加工。可降低零件表面粗糙度值，省去手工拋光工序，提高零件的使用性能（如壽命、耐磨性、耐腐蝕性、脫模性等）。混粉加工技術(shù)的發(fā)展，使精密型腔模具鏡面加工成為現(xiàn)實(shí)。

　　c.搖動(dòng)加工方法

　　電火花加工復(fù)雜型腔時(shí)，可根據(jù)被加工部位的搖動(dòng)圖形、搖動(dòng)量的形狀及精度的要求,選用電極不斷搖動(dòng)的方法,獲得側(cè)面與底面更均勻的表面粗糙度，更容易控制加工尺寸,實(shí)現(xiàn)小間隙放電條件下的穩(wěn)定加工。

　　d.多軸聯(lián)動(dòng)加工方法

　　近年來(lái)，隨著模具工業(yè)和IT技術(shù)的發(fā)展，多軸聯(lián)動(dòng)電火花加工技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。模具企業(yè)采用多軸聯(lián)動(dòng)的方法來(lái)提高加工性能，如清角部位在加工可行的情況下采用X、Y、Z三軸聯(lián)動(dòng)的方法，即斜向加工，避免了因加工部位面積小而發(fā)生放電不穩(wěn)定的現(xiàn)象。模具潛伏式膠口的加工通過(guò)對(duì)電極斜度裝夾定位的設(shè)計(jì)，也可進(jìn)行斜向多軸聯(lián)動(dòng)加工。采用多軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)與多種直線運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)組合成多種復(fù)合運(yùn)動(dòng)方式，可適應(yīng)不同種類工件的加工要求，擴(kuò)大數(shù)控電火花加工的加工范圍，提高其在精密加工方面的比較優(yōu)勢(shì)和技術(shù)效益。