Kể từ khi Trung Quốc liệt kê "sản xuất thiết bị" là chiến lược phát triển quốc gia của mình, ngành sản xuất thiết bị của Trung Quốc đã đạt được sự phát triển nhanh chóng.Năng lực chế tạo nhiều thiết bị quy mô lớn đã nhảy vọt lên trình độ tiên tiến của thế giới, thậm chí còn trở thành trình độ hàng đầu thế giới.Nhìn chung nền công nghiệp vẫn còn lạc hậu, và sự lạc hậu của nó nằm ở sự lạc hậu của ngành sản xuất chính xác.
Công nghệ gia công siêu chính xác là công nghệ hỗ trợ quan trọng cho chiến tranh công nghệ cao hiện đại, là cơ sở để phát triển các ngành công nghiệp kỹ thuật cao và khoa học công nghệ, là hướng phát triển của khoa học chế tạo hiện đại.
Sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại dựa trên các thí nghiệm, và hầu như các dụng cụ, thiết bị thí nghiệm cần thiết không cần đến sự hỗ trợ của công nghệ gia công siêu chính xác.Từ sản xuất vĩ mô đến sản xuất vi mô, một trong những xu hướng phát triển trong tương lai của ngành sản xuất, gia công siêu chính xác hiện nay đã bước vào quy mô nano và sản xuất nano là một chủ đề đi đầu trong lĩnh vực gia công siêu chính xác.Các nước phát triển trên thế giới đều rất coi trọng nó.
Giai đoạn phát triển của gia công siêu chính xác
Gia công siêu chính xác hiện nay dựa trên tiền đề là không thay đổi các đặc tính vật lý của vật liệu phôi để có được độ chính xác hình dạng tối ưu, độ chính xác về kích thước, độ nhám bề mặt, tính toàn vẹn của bề mặt (không có hoặc rất ít hư hỏng bề mặt, bao gồm các vết nứt nhỏ và các khuyết tật khác, căng thẳng còn lại, thay đổi tổ chức) như là mục tiêu.
Nội dung nghiên cứu của gia công siêu chính xác, tức là các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến độ chính xác của gia công siêu chính xác bao gồm: cơ cấu gia công siêu chính xác, vật liệu gia công, thiết bị gia công siêu chính xác, dụng cụ gia công siêu chính xác, gia công siêu chính xác đồ gá, phát hiện gia công siêu chính xác và bù lỗi, môi trường gia công siêu chính xác (bao gồm nhiệt độ không đổi, cách ly rung động, kiểm soát sạch, v.v.) và công nghệ gia công siêu chính xác.Từ lâu, các học giả trong và ngoài nước đã tiến hành nghiên cứu một cách có hệ thống các nội dung này.Sự phát triển của gia công siêu chính xác trải qua ba giai đoạn sau.
1) Từ những năm 1950 đến những năm 1980, Hoa Kỳ đã đi đầu trong việc phát triển công nghệ gia công siêu chính xác thể hiện bằng phương pháp cắt kim cương một điểm, được sử dụng để gia công gương phản ứng tổng hợp laser quy mô lớn, các bộ phận hình cầu và phi cầu trong hàng không vũ trụ. , quốc phòng, thiên văn học và các lĩnh vực khác..
2) Từ những năm 1980 đến những năm 1990, nó bước vào giai đoạn áp dụng ban đầu trong lĩnh vực công nghiệp tư nhân.Moore, Pretek ở Hoa Kỳ, Toshiba và Hitachi ở Nhật Bản, và Cranfield ở Châu Âu, với sự hỗ trợ của chính phủ, đã thương mại hóa thiết bị gia công siêu chính xác và bắt đầu sử dụng nó trong sản xuất ống kính quang học chính xác dân dụng.Thiết bị gia công siêu chính xác đơn lẻ vẫn còn khan hiếm và đắt tiền, và nó chủ yếu được tùy chỉnh dưới dạng các máy đặc biệt.Trong thời kỳ này, công nghệ mài kim cương siêu chính xác và máy mài có thể gia công kim loại cứng và các vật liệu cứng và giòn cũng xuất hiện, nhưng hiệu quả xử lý của chúng không thể so sánh với máy tiện kim cương.
3) Sau những năm 1990, công nghệ gia công siêu chính xác dân dụng dần dần phát triển.Được thúc đẩy bởi các ngành như ô tô, năng lượng, thiết bị y tế, thông tin, quang điện tử và truyền thông, công nghệ gia công siêu chính xác được sử dụng rộng rãi trong việc gia công thấu kính quang học phi cầu, khuôn siêu chính xác, đầu ổ đĩa, đế đĩa, chất bán dẫn và các loại khác các bộ phận.Khi các công nghệ liên quan của thiết bị gia công siêu chính xác, chẳng hạn như các thành phần trục chính chính xác, dẫn hướng cán, dẫn hướng áp suất tĩnh, bộ truyền động siêu nhỏ, hệ thống điều khiển số chính xác và hệ thống kiểm tra độ chính xác bằng laser, thiết bị gia công siêu chính xác dần dần trở nên hoàn thiện một sản xuất chung trong ngành.Trang thiết bị.Ngoài ra, độ chính xác của thiết bị đang dần tiến đến mức nanomet, phạm vi kích thước của phôi có thể gia công ngày càng lớn, ứng dụng ngày càng rộng rãi.Với sự phát triển của công nghệ điều khiển số, công nghệ phay và cắt bay năm trục siêu chính xác cũng đã xuất hiện.Các bộ phận phức tạp như bề mặt phi cầu không đối xứng trục đã có thể được xử lý.
Sự phát triển của gia công siêu chính xác nước ngoài
Hoa Kỳ, Anh Quốc và Nhật Bản là những quốc gia hàng đầu thế giới về công nghệ gia công siêu chính xác.Công nghệ gia công siêu chính xác ở các nước này không chỉ có mức độ tổng thể của các bộ hoàn chỉnh cao mà còn có mức độ thương mại hóa rất cao.
Hoa Kỳ đã không phát triển công nghệ cắt siêu chính xác của các công cụ kim cương vào những năm 1950, được gọi là "công nghệ SPDT" (Single Point Dia-mond Turning) hoặc "công nghệ micro-inch" (1 micro-inch = 0,025 μm), và đã phát triển ổ trục khí tương ứng Máy công cụ siêu chính xác của trục chính được sử dụng để gia công các bộ phận hình cầu và phi cầu lớn cho gương phản ứng tổng hợp laser, tên lửa chiến thuật và tàu vũ trụ có người lái.
Về máy công cụ siêu chính xác quy mô lớn, Phòng thí nghiệm Quốc gia LLL ở Hoa Kỳ đã phát triển thành công hai máy tiện kim cương siêu chính xác quy mô lớn vào năm 1986: một là máy tiện kim cương nằm ngang DTM-3 với đường kính gia công là 2,1m , và cái còn lại là đường kính gia công 1,65m.Máy tiện kim cương quang học lớn thẳng đứng LODTM.Trong số đó, máy tiện kim cương quang học lớn thẳng đứng LODTM được công nhận là máy công cụ siêu chính xác với độ chính xác cao nhất trên thế giới.Hoa Kỳ sau đó đã phát triển một máy mài chính xác 6 trục CNC quy mô lớn để mài chính xác các gương quang học lớn.
Viện Cơ khí Chính xác Cranfield (CUPE), thuộc Viện Công nghệ Cranfield ở Vương quốc Anh, là một đại diện duy nhất cho trình độ công nghệ gia công siêu chính xác của Anh.Ví dụ, Nanocentre (Trung tâm gia công Nano) do CUPE sản xuất có thể thực hiện tiện siêu chính xác, với đầu mài và mài siêu chính xác.Độ chính xác hình dạng của phôi được xử lý có thể đạt 0,1 μm và độ nhám bề mặt Ra <10 nm.
Trung tâm gia công chính xác Cranfield đã phát triển thành công máy mài CNC ba tọa độ đa chức năng OAGM-2500 vào năm 1991 (diện tích mặt bàn 2500mm × 2500mm), có thể gia công (mài, tiện) và đo các bề mặt dạng tự do chính xác.Máy công cụ áp dụng phương pháp ghép phôi và cũng có thể gia công gương lớn có đường kính 7,5m trong kính thiên văn thiên văn.
So với Hoa Kỳ và Vương quốc Anh, việc nghiên cứu công nghệ gia công siêu chính xác của Nhật Bản bắt đầu khá muộn, nhưng lại là quốc gia phát triển nhanh nhất thế giới về công nghệ gia công siêu chính xác.
Sự phát triển của gia công siêu chính xác ở Trung Quốc.
Trong một thời gian dài trước đây, do lệnh cấm vận của các nước phương Tây nên việc nhập khẩu máy công cụ siêu chính xác của nước ngoài bị hạn chế rất nhiều.Tuy nhiên, khi máy công cụ siêu chính xác CNC của nước tôi được phát triển thành công vào năm 1998, các nước phương Tây ngay lập tức dỡ bỏ lệnh cấm đối với nước ta, và nước tôi hiện đã nhập khẩu một số máy công cụ siêu chính xác.
Viện Nghiên cứu Máy công cụ Bắc Kinh của nước tôi, Viện Nghiên cứu Máy móc Chính xác Hàng không (Hàng không 303), Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân, Đại học Quốc phòng Công nghệ Quốc phòng và các đơn vị khác hiện có thể sản xuất một số loại máy công cụ kim cương siêu chính xác CNC.
Viện nghiên cứu máy công cụ Bắc Kinh là một trong những đơn vị chính thực hiện các nghiên cứu về công nghệ gia công siêu chính xác tại Trung Quốc.Nó đã phát triển nhiều loại máy công cụ siêu chính xác khác nhau, linh kiện và dụng cụ kiểm tra độ chính xác cao liên quan, chẳng hạn như ổ trục chính xác với độ chính xác 0,025μm, máy tiện siêu chính xác JCS -027, phay siêu chính xác JCS-031 máy, máy tiện siêu chính xác JCS-035, hệ thống máy tiện CNC siêu chính xác, máy công cụ xử lý trống cảm quang cho máy photocopy, gương laser công suất cao hồng ngoại, panme đo độ dịch chuyển siêu chính xác, v.v. Nó đã vươn lên hàng đầu trong nước và quốc tế trình độ cao.
Máy tiện CNC nano NAM-800 là thế hệ máy công cụ gia công quy mô nano mới nhất của Viện nghiên cứu máy công cụ Bắc Kinh.Nó là sự thống nhất hoàn hảo của công nghệ điều khiển số, công nghệ servo và công nghệ chế tạo cơ khí ngày nay.Máy công cụ này cung cấp một phương pháp gia công tốt cho sự phát triển khoa học và công nghệ tiên tiến nhất ở nước tôi.
Bộ Công nghiệp Hàng không Vũ trụ 303 đã tiến hành nghiên cứu chuyên sâu và sản xuất sản phẩm trục quay siêu chính xác, máy đo tọa độ đá granit, v.v.
Học viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân đã thực hiện nghiên cứu hiệu quả về cắt kim cương siêu chính xác, định hướng tinh thể và mài sắc của các dụng cụ kim cương, và công nghệ mài mòn điện phân trên dây chuyền của bánh mài bột vi kim cương.
Đại học Thanh Hoa đã tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về thiết bị gia công siêu chính xác mạch tích hợp, thiết bị xử lý và kiểm tra đĩa, bàn dịch chuyển vi mô, mài và đánh bóng đai mài siêu chính xác, mài siêu chính xác bánh mài bột kim cương và siêu cắt chính xác các mặt cắt không tròn.Nghiên cứu và các sản phẩm tương ứng ra đời.
Ngoài ra, Viện Quang học, Cơ học và Vật lý Mỹ, Học viện Khoa học Trung Quốc, Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung, Nhà máy Máy công cụ Số 1 Thẩm Dương, Viện Nghiên cứu Công cụ Thành Đô, Đại học Công nghệ Quốc phòng, v.v. đều đã tiến hành nghiên cứu. trong lĩnh vực này, và đã đạt được những kết quả đáng kể.
Nhưng nhìn chung, vẫn còn khoảng cách đáng kể giữa Trung Quốc và nước ngoài về hiệu quả, độ chính xác, độ tin cậy, đặc biệt là thông số kỹ thuật (cỡ lớn) và hỗ trợ kỹ thuật của máy công cụ gia công siêu chính xác so với yêu cầu sản xuất thực tế..Ngoài ra, việc gia công chính xác các bề mặt cong phức tạp luôn là rào cản đối với sự phát triển của ngành sản xuất nước tôi, và sự phát triển của ngành sản xuất có liên quan đến sự phát triển lâu dài của nền kinh tế quốc dân, và rất nhiều nghiên cứu được Vẫn cần.
Xu hướng phát triển của gia công cơ khí chính xác.
1. Độ chính xác cao và hiệu quả cao.
Độ chính xác cao và hiệu quả cao là chủ đề muôn thuở của gia công siêu chính xác.Nói chung, gia công hạt mài cố định liên tục theo đuổi độ chính xác gia công của hạt mài tự do, trong khi quá trình gia công hạt mài tự do tiếp tục theo đuổi hiệu quả của quá trình gia công hạt mài cố định.Mặc dù các công nghệ xử lý siêu chính xác hiện nay như CMP và EEM có thể đạt được chất lượng bề mặt cực cao và tính toàn vẹn bề mặt, chúng vẫn được đảm bảo hiệu quả xử lý.Mặc dù công nghệ cắt và mài siêu chính xác có hiệu quả xử lý cao nhưng nó không thể đạt được độ chính xác khi gia công như CMP và EEM.Mục tiêu của các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực gia công siêu chính xác là khám phá một phương pháp gia công có thể tính đến cả hiệu quả và độ chính xác.Sự xuất hiện của các phương pháp gia công mài mòn bán cố định phản ánh xu hướng này.Mặt khác, đó là sự ra đời của các phương pháp gia công composite như mài từ điện phân và xử lý dòng mài mòn từ tính.
2. Tích hợp quy trình.
Sự cạnh tranh giữa các doanh nghiệp ngày nay có xu hướng gay gắt, hiệu quả sản xuất cao ngày càng trở thành điều kiện để doanh nghiệp tồn tại.Trong bối cảnh này, đã có những lời kêu gọi "mài thay vì mài" hoặc thậm chí "mài thay vì ném".Mặt khác, ngày càng có xu hướng sử dụng một máy cho nhiều hoạt động (ví dụ: tiện, khoan, phay, mài, hoàn thiện).
3. Quy mô lớn và thu nhỏ.
Để gia công các thiết bị quang điện tử quy mô lớn (như gương trên kính viễn vọng thiên văn quy mô lớn) yêu cầu trong hàng không, hàng không, vũ trụ và các lĩnh vực khác, cần phải thiết lập thiết bị gia công siêu chính xác quy mô lớn.Để gia công các thiết bị vi mô (chẳng hạn như cảm biến vi mô, linh kiện ổ đĩa vi mô, v.v.) cần thiết trong lĩnh vực máy móc vi điện tử và thông tin quang điện tử, cần phải có thiết bị gia công siêu chính xác vi mô (nhưng điều này không có nghĩa là rằng thiết bị gia công siêu nhỏ là cần thiết để gia công các phôi siêu nhỏ).
Công nghệ gia công siêu chính xác đang mở ra một kỷ nguyên thịnh vượng.Đã đạt được những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ cắt siêu chính xác, mài siêu chính xác, mài và đánh bóng siêu chính xác.Sau khi gia công, độ chính xác bề mặt của phôi có thể đạt đến mức nanomet hoặc dưới nanomet, và các phương pháp gia công ngày càng trở nên đa dạng hơn.Trong sản xuất và chế tạo cảm biến lưu lượng kế, để đạt được độ chính xác cao trong quá trình đo của sản phẩm thì công nghệ gia công cơ khí chính xác phải đảm bảo độ chính xác gia công của sản phẩm.
Người liên hệ: Mr. Frank Li
Tel: 86-15989457573