數(shù)控車床的精加工方法

引言：數(shù)控機(jī)床是按照事先編制好的加工程序，自動(dòng)地對(duì)被加工零件進(jìn)行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削參數(shù)以及輔助功能，按照數(shù)控機(jī)床規(guī)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(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上，然后輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中，從而指揮機(jī)床加工零件。那么數(shù)控車床又是如何實(shí)現(xiàn)精加工的呢？怎么進(jìn)行編程的呢？

       傳統(tǒng)的精密加工方法

       傳統(tǒng)的精密加工方法有布輪拋光、砂帶磨削、超精細(xì)切削、精細(xì)磨削、珩磨、研磨、超精研拋技術(shù)、磁粒光整等。

       1、拋光 ，是利用機(jī)械、化學(xué)、電化學(xué)的方法對(duì)工件表面進(jìn)行的一種微細(xì)加工，主要用來(lái)降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或機(jī)械拋光、超聲波拋光、化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光及電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工等。

       2、砂帶磨削，是用粘有磨料的混紡布為磨具對(duì)工件進(jìn)行加工，屬于涂附磨具磨削加工的范疇，有生產(chǎn)率高、表面質(zhì)量好、使用范圍廣等特點(diǎn)。國(guó)外在砂帶材料及制作工藝上取得了很大的成就，有了適應(yīng)于不同場(chǎng)合的砂帶系列，生產(chǎn)出通用和專用的砂帶磨床，而且自動(dòng)化程度不斷提高，但國(guó)內(nèi)砂帶品種少，質(zhì)量也有待提高，對(duì)機(jī)床還處于改造階段。

       3、精密切削，用高精密的機(jī)床和單晶金剛石刀具進(jìn)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(xué)性質(zhì)。

       4、超精密磨削，用精確修整過(guò)的砂輪在精密磨床上進(jìn)行的微量磨削加工，金屬的去除量可在亞微米級(jí)甚至更小，可以達(dá)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(yīng)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(dǎo)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(jìn)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(fā)生變化，易產(chǎn)生加工硬化、淬火硬化、熱應(yīng)力層、殘余應(yīng)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(fù)運(yùn)動(dòng)，加工后的表面粗糙度可達(dá)Ra0.4~0.1μm，**可到Ra0.025μm，主要用來(lái) 加工鑄鐵及鋼，不宜用來(lái)加工硬度小、韌性好的有色金屬。

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

       超精密加工的技術(shù)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(tǒng)和天體望遠(yuǎn)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(guī)模集成電路基片的加工。超精密特種加工如大規(guī)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(dá)0.1μm。如用掃描隧道電子顯微鏡(STM)加工，線寬可達(dá)2～5nm。

       1、超精密切削，超精密切削以SPDT技術(shù)開始，該技術(shù)以空氣軸承主軸、氣動(dòng)滑板、高剛性、高精度工具、反饋控制和環(huán)境溫度控制為支撐，可獲得納米級(jí)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(xué)元件、有機(jī)玻璃、塑料制品(如照相機(jī)的塑料鏡片、隱形眼鏡鏡片等)、陶瓷及復(fù)合材料的加工等。未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是利用鍍膜技術(shù)來(lái)改善金剛石刀具在加工硬化鋼材時(shí)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(dá)50～100 μm，但如果加工幾何特征在亞微米甚至納米級(jí)，刀具直徑必須再縮小，其發(fā)展趨勢(shì)是利用納米材料如納米碳管來(lái)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(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種鏡面磨削方法,其關(guān)鍵技術(shù)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(duì)象主要是脆硬的金屬材料、半導(dǎo)體材料、陶瓷、玻璃等。磨削后,被加工表面留下大量極微細(xì)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(dāng)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(jī)械研磨、化學(xué)機(jī)械研磨、浮動(dòng)研磨、彈性發(fā)射加工以及磁力研磨等加工方法。超精密研磨的關(guān)鍵條件是幾乎無(wú)振動(dòng)的研磨運(yùn)動(dòng)、精密的溫度控制、潔凈的環(huán)境以及細(xì)小而均勻的研磨劑。超精密研磨加工出的球面度達(dá)0.025μm,表面粗糙度Ra達(dá)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(xì)電火花加工、精細(xì)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(fù)合加工。激光、電子束加工可實(shí)現(xiàn)打孔、精密切割、成形切割、刻蝕、光刻曝光、加工激光防偽標(biāo)志；離子束加工可實(shí)現(xiàn)原子、分子級(jí)的切削加工；利用微細(xì)放電加工可以實(shí)現(xiàn)極微細(xì)的金屬材料的去除,可加工微細(xì)軸、孔、窄縫平面及曲面；精細(xì)電解加工可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)精度,且表面不會(huì)產(chǎn)生加工應(yīng)力,常用于鏡面拋光、鏡面減薄以及一些需要無(wú)應(yīng)力加工的場(chǎng)合。

       精密和超精密加工，是現(xiàn)代制造業(yè)最主要的發(fā)展方向之一，并且已成為在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取得成功的關(guān)鍵技術(shù)。我國(guó)的制造業(yè)發(fā)展已進(jìn)入了高速發(fā)展階段，隨著國(guó)家決策的科學(xué)化、民主化進(jìn)程不斷深入，相信我國(guó)的制造業(yè)會(huì)更快速、更健康地發(fā)展。精密加工技術(shù)也用在了高精度流量傳感器的制造生產(chǎn)中，上海康匯研發(fā)生產(chǎn)的U-How?容積式旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)，測(cè)量精度達(dá)到1.0級(jí)，對(duì)各部件的加工精度要求極高，部件尺寸達(dá)到μ級(jí)精度。