高速高效微细加工技术的发展研究

摘 要：高速高效微细加工技术就是综合了高速加工技术、高效加工技术和微细加工技术这三个方面的加工技术来提高制造工艺，它是集高效、优质、超精密微细和低耗于一身的先进制造工艺技术。包括高速切削加工、高进给切削加工、大余量切削和高效复合切削加工、高速与超高速磨削、高效深切磨削、快速点磨削和缓进给深切磨削。

关键词：高速高效微细加工 高速切削加工 高速与超高速磨削

前言：

制造业为人类创造了辉煌的物质文明，它是一个国家经济发展先进与否的重要标志。从古至今，制造业不断改变着人们的生产方式、经营管理模式乃至社会的组织结构形式和文化内容，尤其是机械制造，更是国民经济支柱。高速高效微细加工技术随着社会对制造加工业提出更高的要求而成为各个加工制造业日益关注的技术，不断加大了对其的科研投入。因此，我们要进一步发展机械制造业，就要向高速高效微细加工技术发展。

1.高速高效微细加工技术概述及应用

1.1.高速切削加工技术

高速切削加工技术中的“高速”是一个相对概念，随着切削加工技术的不断发展其速度范畴发生着变化，对于不同的加工方法和工件材料与刀具材料，高速切削加工时应用的切削速度也不相同。从切削速度方面，一般以高于5 10 倍的普通切削速度的切削加工定义为高速切削加工。从切削机理上定义为：切削加工过程通过能量转换，高硬刀具对工件材料的作用，导致其表面层产生高应变速率的高速切削变形和刀具与工件之间的高速切削摩擦学行为，形成的热、力耦合不均匀强应力场制造工艺。

1.2.高效加工技术

近来，一些从事高效加工技术研究者，从开始就强调切削加工中加工零件的质量与生产效率的共同更大幅度的提高。该研究继承了高速切削可以降低切削力﹑提高加工零件精度和表面质量等特点，着重从极大地提高生产效率的目的出发，进行了大量的切削试验研究，从理论和实践的结合上解决了许多技术难题，使高效率切削技术开发研究取得了长足的进展。高效率加工技术的关键在于：采取了选用或新设计出具有足够的机床主轴转速与较大地传递力矩的能力的高功率、高刚性机床，进行大功率切削；选用目前最好的先进刀具材料；选用适合高速切削先进的刀具夹头；采用独具风格的特殊加工方法以及选择合理的切削参数等技术措施。

1.3.微细加工技术

微细加工技术是一种有选择性地精修被加工对象表面微观粗糙度和拓扑结构的创新性微观加工工艺。这种机械化学工工艺是一种全自动化适用于汽车制造、电子、化工、冶金、机械制造、航空制造等行业，尤其是注塑模具、刀具和机床工具、高精密零件、光学器件，以及硬涂层处理前后的表面预处理加工。微细加工技术通过改变材料表面的微细结构，能够减少摩擦、提高抗磨损性能，显著地提高材料的表面性能，在刀具行业具有广阔的应用前景。

2.高速高效微细加工技术现状及发展趋向

尽管现阶段，国内国外对综合的高速高效微细加工技术的研究与应用都不多，但是国外在高速加工技术、高效加工技术、高速高效加工技术及微细加工技术的各个研究领域里都有了极其深入的研究并且也在许多的加工制造业里得到了极其广泛的应用，为他们今后在高速高效微细加工技术的研究与应用方面打下了良好的基础。而我国高速加工技术、高效加工技术、高速高效加工技术及微细加工技术的各个研究领域里取得的进展比较缓慢，和外国发达的国家相比有很大的差距。

2.1高速高效加工技术的发展

高速、高效和高性能自动化数字化制造设备和工具的快速发展和进步为制造业建立这种基础设施提供了可能和支持。沈阳黎明航空发动机公司利用CAD/CAM软件UGNX进行零件三维几何建模方法及加工、动态仿真和五坐标数控铣削编程方法的应用。西门子（中国）有限公司拥有了可用于加工飞机部件的数控系统及应用网络的DNC加工技术及管理软件。上海联泰科技有限公司推出了用于航空的快速成形和快速制造技术，重点研究了集激光、光化学、软件、控制技术为一体的金属快速铸造技术在航空工业中的应用等等。

综上，与国外相比，我国制造业数字化技术的应用水平还较低，面对这种挑战，首先要解决的是数控设备的长期稳定可靠，以提高加工效率和产品质量，从而提高设备的综合应用效率，提升数控设备的工业应用水平。

2.2 高速高效微细加工技术在国内外发展趋向

高速高效微细加工技术在国内外发展趋向的重点是如何权衡高速加工技术、高效加工技术和微细加工技术三者之间的发展关系。这三者之中的任何一个发展速度过快或过慢都会影响到高速高效微细加工技术在生产制造中得不到提高生产效率、提高生产产品的质量及提高加工精度的要求。高速高效加工技术一直以来都是我们研究的最多的一部分，也是高速高效微细加工技术中最为基础的一部分，而微细加工技术是作为最新的交叉科学技术又能起到了调节高速加工技术与高效加工技术的二者之间的关系。因此，高速高效微细加工技术在国内外发展趋向将会是以高速高效加工技术为核心平台，以微细加工技术的融合作为其发展的动力。

3.高速高效微细加工技术预测

高速高效微细加工技术将会成为未来汽车、航空航天制造业，医疗业、微电子集成、生物工程、信息、航空航天、半导体工业、军事、等领域主要加工技术的支柱。未来，哪个国家首先在高速高效微细加工技术上取得重大的突破哪个国家就可以掌控先进制造技术应用，占据所有制造行业的主导地位。因此，高速高效微细加工技术将被世界各国列为重点的研究对象，它将是权衡一个经济发达、工业发达以及技术发达的重要标准。

通过这些研究项目的实施，它将会极大地提升我国企业的自主创新能力，打破国外对高速高效微细加工技术的封锁，提高相关领域的国际竞争力。

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作者简介：

孔宪玉，女，（1982），新疆库尔勒人，机械设计制造及其自动化专业 助教。