包括水刀在内的多种切割形式,它们的精密与超精密加工和制造自动化是先进制造技术的重要领域。精密与超精密加工要靠自动化技术的支持,而制造自动化有赖于精密加工才能得以实现。当代的精密工程、微细工程和纳米技术是现代制造技术的前沿、未来技术的基础。精密与超精密加工技术发展到今天。已不再是一种孤立的加上方法和单纯的工艺问题,而成为一项包含内容极为广泛的系统工程。
天然金刚石刀具是精密与超精密加工的基本刀具。金刚石刀具的超精密加工技术主要应用于两个方面,即单件大型超桔密零件的切削加工和大量生产小的中小型超精密零件加工。
精密和超精密加工到目前为止还没有一个确切的定义。通常将加工精度在0.1—lμm,加工表面粗糙度 在0.02—0.1μm之间的加工方法称为精密加工,而将加工精度高于0.1μm,加工表面粗糙度小于0.11m的加工方法称为超精密加工。
一、超精密加工的难点
精密与特种加工的发展在这些年不断的提升中,近些年的超微量去除技术它其实是实现超精密加工的关键所在,这种难度比常规的大尺寸去除加工技术大的非常得多。这是因为在这种情况下,工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随机的,精度难以控制;工艺的系统的热变形中刚度对加工的精度有着很大影响;去除层的越来越薄,被加工表面所受的切应力也就越大,材料就会越小也非常的容易的被去除的。
在当去除厚度在1μ以下时,材料被去除的区域内产生的切应力急剧的增大了。因为在当晶粒的尺寸为数微米时,加工过程中就需在晶粒内进行,即把晶粒当作一个个不连续体的进行切削。在晶粒内部,大约1μm左右的间隙内就有一个位错缺陷。
当去除加工进行的时候,比如说加工应力仅仅限制在上述各种缺陷空间范围内,则只能获得与其作用区域相对应的破坏形式,并且工件的材料在去除的难易程度与加工的应力作用的范围可成正比。
二、超精密加工的方法
超精密加工按加工方式不同可以分为切削加工、磨料加工(分固结磨料和游离磨料加工)、特种加工和复合加工四类。根据加工方法的机理和特点,最基本的超精密加工方法可以分为去除加工、结合加工和变形加工三大类。超精密加工还可分为传统加工、非传统加工和复合加工。传统加工是指刀具切削加工、固结磨料和游离磨料加工;非传统加工是指利用电能、磁能、声能、光能、化学能、核能等对材料进行加工和处理;复合加工是指多种加工方法的复合。目前,在制造业中以切削、磨削和研磨为代表的传统加工方法仍占主要地位,如表2-5所示。
三、超精密加工的实现条件
水刀加工与超精密加工它们一样是属于一门多学科交叉的综合性的高新技术,但是它们又有简单和易操作的特点,也是渐渐的从单纯的技术方法发展成精密加工系统工程。