(1)機(jī)械產(chǎn)品的小型化發(fā)展趨勢
隨著機(jī)械科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,小型化產(chǎn)品已經(jīng)成為當(dāng)代機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢,尤其是 以MEMS為代表的集機(jī)、電、控制、信息技術(shù)為一體的微小型裝備更是 現(xiàn)代機(jī)械發(fā)展的重要方向。從特征尺寸上,微小型機(jī)械可以劃分為小型機(jī)械(整體尺度在1mm-10mm之間)、微型機(jī)械(整體尺度1μm-1mm)和納米機(jī)械(整體尺度1nm-1μm)三大類。
由于具有體積小、重量輕、機(jī)構(gòu)堅(jiān)固、精度高等特點(diǎn),微小型機(jī)械在醫(yī)療、信息、軍事、汽車、生物工程、航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,微小型機(jī)械研發(fā)已成為各國重點(diǎn)發(fā)展的項(xiàng)目。
(2)機(jī)械產(chǎn)品的精密化發(fā)展趨勢

(精密化是 當(dāng)代機(jī)械產(chǎn)品的主要特征,它一方面是 指對產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高,另一方面是 指對產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來越高。在現(xiàn)代超精密機(jī)械中,精密機(jī)械加工對精度要求極高,如人造衛(wèi)星的儀表軸承,其圓度、圓柱度、表面粗糙度等均達(dá)納米級;基因操作機(jī)械,其移動距離為納米級,移動精度為0.1納米。在微電子領(lǐng)域,電子產(chǎn)品對加工精度的依賴程度非 常高,一般晶體管的制造誤差為50微米,一般磁盤為5微米,一般磁頭磁鼓是 0.5微米,集成電路為0.05微米,超大型集成電路達(dá)0.005微米,而合成半導(dǎo)體為1納米。
“精密化”也可以是 指加工精度及其發(fā)展,20世紀(jì)初,超精密加工的誤差是 10微米,30年代達(dá)1微米,50年代達(dá)0.1微米,70至80年代達(dá)0.01微米,至今達(dá)0.001微米,即1納米。細(xì)微加工、納米加工技術(shù)可達(dá)納米以下的要求,如離子束加工可達(dá)納米級,借助于掃描隧道顯微鏡(STM)與原子力顯微鏡的加工,則可達(dá)0.1納米。
微細(xì)切削是 小型精密機(jī)械零件的常用加工方法
目前,小型精密機(jī)械零件的加工方法主要有兩類:一類是 在傳統(tǒng)切削加工基礎(chǔ)上發(fā)展而來的以塑變剪切去除材料為特征的微細(xì)切削技術(shù),包括微細(xì)車削、微細(xì)鉆削、微細(xì)立銑削、微細(xì)飛切、微細(xì)沖壓加工、微細(xì)磨料流噴射加工等;另一類是 基于特殊加工機(jī)理的特種加工方法,包括微細(xì)電加工、高能束加工、半導(dǎo)體材料微細(xì)加工技術(shù)、生長型微細(xì)加工等。
(1)微細(xì)切削工藝
微細(xì)切削是 指在精密及超精密切削機(jī)床上,借助高分辨率的實(shí)體工具,利用機(jī)械力的作用對工件材料直接進(jìn)行去除的加工技術(shù)。其中微細(xì)車削、微細(xì)銑削加工是 其較常用的工藝方法。
在機(jī)械制造加工行業(yè)中,使用較廣泛的一種加工方式就是 車削加工,微細(xì)車削也屬于車削的一種,車削加工的普遍規(guī)律也同樣適用于微細(xì)車削,除了具有普通車削的特點(diǎn)以外,在加工制造微小型管套、微小型軸等零件方面有其的優(yōu)點(diǎn)。此外在切削參數(shù)的選擇上也有自已的特點(diǎn),和切削系統(tǒng)的動特性選取,如切削速度,實(shí)際選擇的切削速度常根據(jù)所用機(jī)床的動特性即選擇較小的轉(zhuǎn)速,件表面質(zhì)量的影響越大。為了提高零件表面質(zhì)量,背吃刀量。
因?yàn)檗D(zhuǎn)速越高,機(jī)床振動越大,對零微細(xì)車削一般都采用較小的進(jìn)給量和銑削加工是 較具柔性的切削工藝,微細(xì)銑削是 一種制造多種材料微細(xì)部件和復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的通用方法,而且已經(jīng)成為滿足微小型三維復(fù)雜形狀零件和材料多樣性加工的有效途徑,同時也是 實(shí)現(xiàn)微米級和中間尺度機(jī)械設(shè)備及零部件的主要制造技術(shù)之一。精密數(shù)控機(jī)械加工進(jìn)行微小型零件的加工時,靈活性和速度都較大,具有加工成本低、生產(chǎn)效率和相對精度高、相應(yīng)基礎(chǔ)技術(shù)的研究比較成熟等特點(diǎn)。
(2)微細(xì)特種加工工藝
微細(xì)特種加工工藝主要包括微細(xì)電火花加工、微細(xì)高能束加工、光刻加工等。微細(xì)電火花加工的原理同普通電火花加工并無本質(zhì)區(qū)別,其加工的表面質(zhì)量主要取決于電蝕凹坑的大小和深度,即單個放電脈沖的能量,而其加工精度則與電極損耗、伺服穩(wěn)定性等因素密切相關(guān)。
微細(xì)高能束加工包含電子束微細(xì)加工和離子束微細(xì)加工。電子束加工是 在真空條件下,利用聚焦后的能量密度極高的電子束,以極高的速度沖擊到工件表面極小的面積上,在極短的時間(幾分之一微秒)內(nèi),其能量的大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,使被沖擊的工件材料達(dá)到幾千攝氏度以上的高溫,從而使材料的局部熔化和汽化,而實(shí)現(xiàn)加工的目的。電子束加工可用于打孔、切割、蝕刻、焊接、熱處理和曝光加工等。由于電子束能夠極微細(xì)的聚焦,甚至能聚焦到0.1μm,因此成為一種精密微細(xì)的加工方法。
離子束加工是 在真空條件下,將由離子源產(chǎn)生的離子經(jīng)過電場加速,獲得具有一定速度的離子投射到材料表面,是 一種對材料進(jìn)行成形和表面改性的加工方法。由于離子束加工應(yīng)力、變形極小,適合于各種材料的微細(xì)加工,并且加工質(zhì)量高。
相比于其他微細(xì)加工的方法,微細(xì)切削具有較高的加工精度、可加工材料豐富、加工柔性高、能加工復(fù)雜的三維立體結(jié)構(gòu)等眾多優(yōu)點(diǎn),與此同時,隨著微細(xì)切削相關(guān)技術(shù)的研究和發(fā)展,微細(xì)切削已經(jīng)成為小型精密零件制造的主要方法。
河北航天晟達(dá)精密機(jī)械有限公司(http://www.hbhtsd.com)生產(chǎn)的高精密產(chǎn)品零部件制造的概念、意義及特點(diǎn)高精密零部件制造是 以高精密機(jī)械零件為加工對象。精密零部件加工應(yīng)有高精度、高剛度、高穩(wěn)定性和自動化的機(jī)床,相應(yīng)的金剛石刀具、立方氮化蹦刀具、金剛石砂輪、立方氮化蹦砂輪、及相應(yīng)的高精度、高剛度夾具等工藝裝備,才能保證加工質(zhì)量。非標(biāo)機(jī)械零件定制是 傳動系統(tǒng)的重要性零部件,尤其去飛邊毛刺、倒棱角 、去機(jī)加工刀紋痕、降低齒面粗糙度、精拋光等,去毛刺拋光中無碰傷,不改變機(jī)械零部件幾何尺寸,拋出的機(jī)械零部件精度高,可有效提高機(jī)械零部件傳動質(zhì)量,降低傳動噪音。精密零件具有較大的優(yōu)點(diǎn),這主要體現(xiàn)在其材料切除率高,且成本較低。對比切削加工與離子加工技術(shù)即可得到上述結(jié)論,為了確保離子加工技術(shù)的材料切除率,需要花費(fèi)較大的能量。