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數控車床的精加工方法

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作者:JZ Editor來源:JZ Robot網址:http://www.nemesis1.com

引言:數控機床是按照事先編制好的加工程序,自動地對被加工零件進行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數以及輔助功能,按照數控機床規定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單,再把這程序單中的內容記錄在控制介質上,然后輸入到數控機床的數控裝置中,從而指揮機床加工零件。那么數控車床又是如何實現精加工的呢?怎么進行編程的呢?


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       傳統的精密加工方法

     

       傳統的精密加工方法有布輪拋光、砂帶磨削、超精細切削、精細磨削、珩磨、研磨、超精研拋技術、磁粒光整等。


       1、拋光 ,是利用機械、化學、電化學的方法對工件表面進行的一種微細加工,主要用來降低工件表面粗糙度,常用的方法有:手工或機械拋光、超聲波拋光、化學拋光、電化學拋光及電化學機械復合加工等。


       2、砂帶磨削,是用粘有磨料的混紡布為磨具對工件進行加工,屬于涂附磨具磨削加工的范疇,有生產率高、表面質量好、使用范圍廣等特點。國外在砂帶材料及制作工藝上取得了很大的成就,有了適應于不同場合的砂帶系列,生產出通用和專用的砂帶磨床,而且自動化程度不斷提高,但國內砂帶品種少,質量也有待提高,對機床還處于改造階段。


       3、精密切削,用高精密的機床和單晶金剛石刀具進行切削加工,主要用于銅、鋁等不宜磨削加工的軟金屬的精密加工,還具有較好的光學性質。


       4、超精密磨削,用精確修整過的砂輪在精密磨床上進行的微量磨削加工,金屬的去除量可在亞微米級甚至更小,可以達到很高的尺寸精度、形位精度和很低的表面粗糙度值。尺寸精度0.1~0.3μm,表面粗糙度Ra0.2~0.05μm,效率高。應用范圍廣泛,從軟金屬到淬火鋼、不銹鋼、高速鋼等難切削材料,及半導體、玻璃、陶瓷等硬脆非金屬材料,幾乎所有的材料都可利用磨削進行加工。 但磨削加工后,被加工的表面在磨削力及磨削熱的作用下金相組織要發生變化,易產生加工硬化、淬火硬化、熱應力層、殘余應力層和磨削裂紋等缺陷。


       5、珩磨,用油石砂條組成的珩磨頭,在一定壓力下沿工件表面往復運動,加工后的表面粗糙度可達Ra0.4~0.1μm,**可到Ra0.025μm,主要用來 加工鑄鐵及鋼,不宜用來加工硬度小、韌性好的有色金屬。


       6、精密研磨與拋光,通過介于工件和工具間的磨料及加工液,工件及研具作相互機械摩擦,使工件達到所要求的尺寸與精度的加工方法。


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       超精密加工的技術方法


       超精密切削加工如金剛石刀具的超精密切削,可加工各種鏡面。它已成功地解決了用于激光核聚變系統和天體望遠鏡的大型拋物面鏡的加工。 超精密磨削和研磨加工如高密度硬磁盤的涂層表面加工和大規模集成電路基片的加工。超精密特種加工如大規模集成電路芯片上的圖形是用電子束、離子束刻蝕的方法加工,線寬可達0.1μm。如用掃描隧道電子顯微鏡(STM)加工,線寬可達2~5nm。


       1、超精密切削,超精密切削以SPDT技術開始,該技術以空氣軸承主軸、氣動滑板、高剛性、高精度工具、反饋控制和環境溫度控制為支撐,可獲得納米級表面粗糙度。多采用金剛石刀具銑削,廣泛用于銅的平面和非球面光學元件、有機玻璃、塑料制品(如照相機的塑料鏡片、隱形眼鏡鏡片等)、陶瓷及復合材料的加工等。未來的發展趨勢是利用鍍膜技術來改善金剛石刀具在加工硬化鋼材時的磨耗。此外,MEMS組件等微小零件的加工需要微小刀具,目前微小刀具的尺寸約可達50~100 μm,但如果加工幾何特征在亞微米甚至納米級,刀具直徑必須再縮小,其發展趨勢是利用納米材料如納米碳管來制作超小刀徑的車刀或銑刀。


       2、超精密磨削,超精密磨削是在一般精密磨削基礎上發展起來的一種鏡面磨削方法,其關鍵技術是金剛石砂輪的修整,使磨粒具有微刃性和等高性。超精密磨削的加工對象主要是脆硬的金屬材料、半導體材料、陶瓷、玻璃等。磨削后,被加工表面留下大量極微細的磨削痕跡,殘留高度極小,加上微刃的滑擠、摩擦、拋光作用,可獲得高精度和低表面粗糙度的加工表面,當前超精密磨削能加工出圓度0.01μm、尺寸精度0.1μm和表面粗糙度為Ra0.005μm的圓柱形零件。


       3、超精密研磨,超精密研磨包括機械研磨、化學機械研磨、浮動研磨、彈性發射加工以及磁力研磨等加工方法。超精密研磨的關鍵條件是幾乎無振動的研磨運動、精密的溫度控制、潔凈的環境以及細小而均勻的研磨劑。超精密研磨加工出的球面度達0.025μm,表面粗糙度Ra達0.003μm。


       4、超精密特種加工,超精密特種加工主要包括激光束加工、電子束加工、離子束加工、微細電火花加工、精細電解加工及電解研磨、超聲電解加工、超聲電解研磨、超聲電火花等復合加工。激光、電子束加工可實現打孔、精密切割、成形切割、刻蝕、光刻曝光、加工激光防偽標志;離子束加工可實現原子、分子級的切削加工;利用微細放電加工可以實現極微細的金屬材料的去除,可加工微細軸、孔、窄縫平面及曲面;精細電解加工可實現納米級精度,且表面不會產生加工應力,常用于鏡面拋光、鏡面減薄以及一些需要無應力加工的場合。


       精密和超精密加工,是現代制造業最主要的發展方向之一,并且已成為在國際競爭中取得成功的關鍵技術。我國的制造業發展已進入了高速發展階段,隨著國家決策的科學化、民主化進程不斷深入,相信我國的制造業會更快速、更健康地發展。精密加工技術也用在了高精度流量傳感器的制造生產中,上??祬R研發生產的U-How?容積式旋轉活塞流量計,測量精度達到1.0級,對各部件的加工精度要求極高,部件尺寸達到μ級精度。





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