精密和超精密加工,精密加工的技術手段有什么？

制造業是一個國家或地區國民經濟的重要支柱， 所謂先進制造技術，就是將機械工程技術、電子信息技術（包括微電子、光電子、計算機軟硬件、現代通信技術） 和自動化技術， 以及材料技術、現代管理技術綜合集成的生產技術。先進制造技術追求的目標就是實現優質、精確、省料、節能、清潔、高效、靈活生產， 滿足社會需求。

精密加工技術是為適應現代高技術需要而發展起來的先進制造技術，是其它高新技術實施的基礎。精密加工技術的發展也促進了機械、液壓、電子、半導體、光學、傳感器和測量技術以及材料科學的發展。

精密和超精密加工

通常，按加工精度劃分，機械加工可分為一般加工、精密加工、超精密加工三個階段。目前，精密加工是指加工精度為1~0.1μ;m，表面粗糙度為Ra0.1~0.01μ;m的加工技術，但這個界限是隨著加工技術的進步不斷變化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。

精密加工所要解決的問題，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面狀況；二是加工效率，有些加工可以取得較好的加工精度，卻難以取得高的加工效率。

超精密加工就是在超精密機床設備上，利用零件與刀具之間產生的具有嚴格約束的相對運動，對材料進行微量切削，以獲得極高形狀精度和表面光潔度的加工過程。當前的超精密加工是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用機床定位精度的分辨率和重復性高于0.01μm的加工技術，亦稱之為亞微米級加工技術，且正在向納米級加工技術發展。

超精密加工包括微細加工、超微細加工、光整加工、精整加工等加工技術。

微細加工技術是指制造微小尺寸零件的加工技術；超微細加工技術是指制造超微小尺寸零件的加工技術，它們是針對集成電路的制造要求而提出的，由于尺寸微小，其精度是用切除尺寸的絕對值來表示，而不是用所加工尺寸與尺寸誤差的比值來表示。

光整加工一般是指降低表面粗糙度和提高表面層力學機械性質的加工方法，不著重于提高加工精度，其典型加工方法有珩磨、研磨、超精加工及無屑加工等。實際上，這些加工方法不僅能提高表面質量，而且可以提高加工精度。精整加工是近年來提出的一個新的名詞術語，它與光整加工是對應的，是指既要降低表面粗糙度和提高表面層力學機械性質，又要提高加工精度(包括尺寸、形狀、位置精度)的加工方法。

精密加工的技術手段

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。

精準機械切削加工

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，最好可到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。

精密研磨拋光機

超精密加工的技術手段

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。

我國超精密光學零件加工技術

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。

激光加工

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。

U-How?康匯燃油流量計

U-How?康匯流量計是上?？祬R實業發展有限公司，根據旋轉活塞式工作原理自主研發生產的，具有測量流速低、量程寬、精度高、結構簡單、工作安全可靠等特點的高精度流量傳感器。

工作原理

旋轉活塞式流量計，是屬于容積式流量計，它基于活塞與計量室一直保持的相切密封狀態。并有一個固定的偏心距計量元件活塞，在壓差的作用下，對活塞產生轉動力矩，使活塞做偏心旋轉運動，活塞的轉數正比于流體的流量，通過記數機構記錄出活塞轉數，即可測得流體總流量。

旋轉活塞式流量計進出口由隔板隔開。當被測流體從進口進入計量室，這時進出口形成壓差，迫使活塞逆時針旋轉如圖a所示。流體連續流入，迫使活塞轉動如圖b所示，形成二個半月牙腔體，在壓差作用下迫使活塞轉動如圖c，V2流體從出口排出，使活塞轉動如圖d所示，在壓差作用下轉動，活塞每轉一周迸出的流體等于V1+V2的和。

工作原理圖

流量計爆炸圖：

產品參數

1、機械部分：

型號	PDFM 4D	PDFM 8D	PDFM 8Db
液壓連接器	M14 x1.5	M14 x1.5	M16/22 x1.5
最大工作壓力 （MPa)	2.5	2.5	2.5
測量范圍 (l/h)	1～ 80	20～ 200	80～ 320
精度 （﹪）	±1	±1	±1
重復率 （﹪）	±0.2	±0.2	±0.2
測量室體積 （ml)	5	12.44	12.44
內置濾網尺寸 （mm)	0.125	0.15	0.15
工作溫度 （℃）	﹣20 ～80	﹣20 ～80	﹣20 ～80
存儲溫度 （℃）	﹣40 ～100	﹣40 ～100	﹣40 ～100

2、電子部分：

型號尺寸	KHDQ
工作電壓 （V）	9～40
輸出接口	RS485/RS232
數據線	2×0.75
工作溫度 （℃）	﹣20～80
存儲溫度 （℃）	﹣40～100

測量介質：

可測量輕質和中質油料，如：汽油、柴油、煤油、石腦油、潤滑油

產品資質

1. 發明專利：ZL201020504169.8流量傳感器

2. 國家汽車質量監督檢驗中心車輛檢測報告

3. 交通部委托北京計量院精度檢測報告

油耗監控解決方案

應用對象

1.發動機：

火車、汽車、工程車、拖拉機、發電機組及內河或近海航行的船舶中測量各類動力機器的燃油消耗量，及各種較重液體的裝卸計量和管道過液計量。

2.燃燒器：

車載鍋爐、移動鍋爐等設備的燃油消耗計量。

數據采集方式

通過采集流量計脈沖數據的方式，以RS485/RS232對接設備單位的系統集成

解決方案

實施案例

某大型石油集團：

吊管機、移動電站、多功能車、彎管機、空壓機等

某大型采油廠：

鍋爐車、清蠟車、超導車、水泥車、吊車等；

港口：

龍門吊、堆高機、正面吊、裝載機等

其它：

輪胎胎壓油耗測試；駕駛員駕駛技術比武；發動機性能標定

空壓機

鍋爐車