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1、论文题目精密机械制造技术分 院： 光电工程分院 专 业： 测控技术与仪器 指导教师： 赵世萍 班级学号： 1122332 姓 名： 吴昊天 目录摘要引言3精密机械制造技术的发展4历史4现状6前景7总结9参考文献9引言：机械制造技术从提高精度与生产率两个方面同时迅速发展起来。在提高生产率方面，提高自动化程度是各国致力发展的方向，近年来，从CNC到CIMS发展迅速，并且在一定范围内得到了应用。从提高精度方面，从精密加工发展到超精密加工，这也是世界各主要发达国家致力发展的方向。其精度从微米到亚微米，乃至纳米，其应用范围日趋广泛，在高技术领域和军用工业以及民用工业中都有广泛应用。如激光核聚变系统、超大
2、规模集成电路、高密度磁盘、精密雷达、导弹火控系统、惯导级陀螺、精密机床、精密仪器、录象机磁头、复印机磁鼓、煤气灶转阀等都要采用精密加工技术。随着精密机械和电子技术的发展，现代产品越来越精密。例如：超大规模集成电路中要求在1mm2平面上集成几十万个以上的元件，线条宽度只有1m，形状和位置误差小于0.05m。于是对相应的机床精度提出更高的要求，加工工艺等也必须相应采取有效措施来保证加工要求。根据相关资料的技术研究，精密加工目前所能达到的水平为：尺寸公差不大干0.51m，形状公差不大于0.01m，表面粗糙度Ra不大于0.01m。所用的机床有：精密铣床、精密研磨机、光学透镜精密研磨机、精密宝石研磨加工
3、机、超精密磨加工机等。机床的零部件是动、静压轴承和导轨、弹性导轨、滚珠或滚柱预压含油轴承和导轨，使用的刀具与材料是磨科与金刚石等，控制系统一般为直流伺服电机(DC)半闭式，带编码器最佳控制、逻辑控制或精密直流伺服电机闭环，用微机实现自适应控制。目前,先进制造技术已经是一个国家经济发展的重要手段之一,许多发达国家都十分重视先进制造技术的水平和发展,利用它进行产品革新、扩大生产和提高国际经济竞争能力。发展先进制造技术是当前世界各国发展国民经济的主攻方向和战略决策,同时又是一个国家独立自主、繁荣富强、经济持续稳定发展、科技保持先进领先的长远大计。目前,精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重
4、要标志之一。精密加工所能达到的精度、表面粗糙度、加工尺寸范围和几何形状是一个国家制造技术水平的重要标志之-。精密与特种加工技术已经成为国际竞争中取得成功的关键技术。发展尖端技术,发展国防工业,发展微电子工业等,都需要精密与特种加工技术来制造相关的仪器、设备。精密机械制造技术的发展 （1）历史公元前三千年以前(史前期)，人类已广泛使用石制和骨制的工具。搬运重物的工具有滚子、撬棒和滑橇等，如古埃及建造金字塔时就已使用这类工具。公元前3500年后不久，古巴比伦的苏美尔已有了带轮的车，是在橇板下面装上轮子而成。史前期的重要工具有弓形钻和制陶器用的转台。弓形钻由燧石钻头、钻杆、窝座和弓弦等组成。往复拉动
5、弓便可使钻杆转动，用来钻孔、扩孔和取火。弓形钻后来又发展成为弓形车床，成为更有效的工具。埃及第三至第六王朝(约公元前2686前2181)的早期，开始将牛拉的原始木犁和金属镰刀用于农业。铜制工具的制造多用锻打法。约公元前2500年，欧亚之间地区就曾使用两轮和四轮的木质马车。埃及古代墓葬中曾发现公元前1500年前后的两轮战车。叙利亚在公元前1200年制造了磨谷子用的手磨。在建筑和装运物料过程中，已使用了杠杆、绳索滚棒和水平槽等简单工具。滑轮最早出现于公元前日世纪，亚述人用作城堡上的放箭机构。绞盘最初用在矿井中提取矿砂和从水井中提水。这时，埃及的水钟、虹吸管、鼓风箱和活塞式唧筒等流体机械也得到初步的
6、发展和应用。公元前六百年至公元四百年的古希腊和古罗马被称为古典文化时期。这一时期在古希腊诞生了一些著名的哲学家和科学家，他们对古代机械的发展作出了杰出的贡献.超精密加工技术是现代高技术战争的重要支撑技术，是现代高科技产业和科学技术的发展基础，是现代制造科学的发展方向1。以超精密加工技术为支 撑的高性能武器，对第一次海湾战争(1992 年)、科索沃战争(1996 年)、阿富汗战争(1999 年)及第二次海湾战争(2003 年)的进程及结果发挥了决定性的作用2。以超精密加工技术为支撑的三代半导体器件，为电子、信息产业的发展奠定了基础。现代科学技术的发展以试验为基础，所需试验仪器和设备几乎无一不需要
7、超精密加工技术的支撑。由宏观制造进入微观制造是未来制造业发展趋势之一，当前超精密加工已进入纳米尺度，纳米制造是超精密加工最前沿的课题。世界发达国家均予以高度重视。最近启动的研究计划包括，2001 年美NNI(National-nanotechnologyinitiative)计划3、英国的多学科纳米研究合作计划IRC(Interdisciplinary research collaboration in nanote-chnology)4，2002 年本的纳米技术支撑计划5。目前的超精密加工，以不改变工件材料物理特性为前提，以获得极限的形状精度、尺寸精度、表面粗糙度、表面完整性(无或极少的表面
8、损伤，包括微裂纹等缺陷、残余应力、组织变化)为目标（2）现状超精密加工技术与国防和国民经济的发展密切相关，世界各发达国家都投入了大量的人力和物力进行深入的研究。代表当今最高水平的超精密金刚石车床LODTM于1984年在美国劳伦斯利佛莫尔(LLNL)实验室研制成功，它可加工直径达2100mm，重达4500kg的工件，其加工精度可达0.25m，表面粗糙度达0.0076m，该机床可加工平面、球面及非球面，主要用于激光核聚变工程的零件，红外线装置用零件以及大型天体反射镜的加工。此外，美国RANKPNEUMO公司的NANOFORM系列、美国MOOREANO-TECHNOLOGYSYSTEMS公司的NAN
9、OTECH系列、英国TaylerHobson公司的Optoform、Microform和Nanoform三个系列、英国Cranfield大学精密工程研究所（CUPE）研制的NANOCENTER600型等超精密复合加工机床、OAGM2500六轴CNC超精密磨床、日本理化研究所研制的ASG2500超精密非球曲面磨床，用于非球面的超精密加工，加工精度达0.1m。美、德、日本等国家的超精密加工已经形成产业，利用计算机数控单点金刚石车削技术（SPDT，Singlepointdiamondturning）、计算机数控精磨抛光技术、计算机数控离子束成型技术以及热压成型等技术批量加工光学非球面，加工工艺非常成
10、熟，不仅可以加工轴对称非球面、离轴对称非球面，而且还可以加工非轴对称非球面。美国在1980年至1990年的十年间，仅军用激光和红外成像光电产品就生产了23.46万个非球面光学零件。相比之下，我国仍主要采用传统的加工工艺，需依赖有经验的非球面加工技术工人，逐点修磨抛光加工出非球面曲面。重复性差，加工成本高，只适用于单件和小批量的生产。自“九五”期间国内开始超精密设备的研制，研制了多种车床、镗床、磨床、研磨抛光等超精密加工设备，切削加工精度达亚微米，研磨加工精度达纳米级，但普遍存在工程化程度不足，工程应用的超精密加工机床主要依赖进口.（3）前景1.基于新原理的加工方法努力开发加工单位极小的精密加工
11、方法，必须在加工机理的本身就使其误差分散在1nm以下的水平。目前加工单位比较小的加工方法主要有弹性破坏加工、化学加工、离子束加工、电子束加工、等离子体加工等。目前的金刚石切削和金刚石砂轮精密磨削从其加工机理上看，其加工单位就很大。2.开发精密的机械机构不论是加工装置还是测量装置，都需要精密的机械机构，包括导轨、进给机构及轴承等，超精密空气静压导轨是目前最好的导轨，其直线度可达(0.10.2)m/250mm，通过补偿技术还可以进一步提高直线度，但是它没有液体静压导轨的刚性大。同时，由于空气静压导轨的气膜厚度只有10m左右，所以在使用过程中，要注意防尘。另外，在导轨的设计中，还可以用多根导轨并联来
12、均化气膜的误差。用高弹性合金、红宝石制造的滚动导轨，系统误差在0.5m左右，随机误差可能超过0.1m。3.开发高精度的测试系统在目前的超精密加工领域中，对加工精度的测量主要有两种方法；激光检测和光栅检测，而光栅的应用最为广泛。目前光栅的测量精度可达nm级，如北京光电仪研究中心的光栅系统可达0.1m，俄罗斯的全息光栅系统达10nm，LG100光栅系统的分辨率可达0.1m，测量范围为100mm。开发系统误差小、精度高和可靠性高的检测仪器和控制装置的前提是开发高性能的传感器以及伺服从动机构。如果开发出高性能的传感器以及伺服机构及高精度、高速度、和高可靠性的读出装置，就可通过使用计算机进行检测、分析及
13、计算，以提高检测精度。4.开发适用于精密加工并能获得高精度、高表面质量的新型材料例如最近开发超微粉烧结金属、非结晶金属、超微粉陶瓷、非结晶半导体陶瓷、复合高分子材料等。只要在上述的一个方面取得发展或突破，必将导致精密加工技术的高速发展。总结：精密加工方法在今天显得越来越重要，精密加工技术已成为目前高科技技术领域的基础，提高精密加工的精度已成为目前迫在眉睫的问题。目前，很多学者正在这方面做着大量的研究和实验，相信不久的将来，精密加工技术会取得长足进展参考文献：1.孔宪玉先进制造技术研究与发展现代超精密加工机床的发展研究及战略期刊论文-黑龙江科技信息2012(25)2.毛建华.詹建明被动腕关节柔顺
14、驱动环形刀具的曲面适应性问题研究期刊论文-机械设计与制造2011(9)3.牛景丽.陈东海现代超精密加工机床的发展及对策期刊论文-机床与液压2010(2)4.万隆.张国威.胡伟达.刘小磐.张洪磊BMI树脂CBN超精油石制备及性能研究期刊论文-湖南大学学报（自然科学版）2010(8)5.刘小磐.万隆.胡伟达.聂道俊.卜忠衡原位凝固法成型CBN油石研究期刊论文-金刚石与磨料磨具工程2008(5)6.裴红星激光微加工系统中控制器的设计期刊论文-制造技术与机床2004(6)7.司国斌.张艳精密超精密加工及现代精密测量技术期刊论文-机械研究与应用2006(1)8.刘启东.徐春广.郝娟.宋禧锋超精密机床数控伺服系统及其控制机理期刊论文-机床与液压2005(2)9.金卫东硬脆材料氮化硅陶瓷的ELID超精密磨削技术研究学位论文博士200510.刘晓旻.杨雷.裴红星激光微加工系统中控制器的设计期刊论文-制造技术与机床2004(6)11.裴红星.刘建华.杨雷.刘晓激光微加工系统中运动控制的实现期刊论文-组合机床与自动化加工技术2004(3)
