小型化、化是機(jī)械產(chǎn)品的重要發(fā)展趨勢

發(fā)布時間：2019-08-20 09:42:25

(1)機(jī)械產(chǎn)品的小型化發(fā)展趨勢

隨著機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，小型化產(chǎn)品已經(jīng)成為當(dāng)代機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢，尤其是以MEMS為代表的集機(jī)、電、控制、信息技術(shù)為一體的微小型裝備是現(xiàn)代機(jī)械發(fā)展的重要方向。從特征尺寸上，微小型機(jī)械可以劃分為小型機(jī)械(整體尺度在1mm-10mm之間)、微型機(jī)械(整體尺度1μm-1mm)和納米機(jī)械(整體尺度1nm-1μm)三大類。

由于具有體積小、重量輕、機(jī)構(gòu)、等特點(diǎn)，微小型機(jī)械在、信息、、汽車、生物工程、航空航天了廣泛的應(yīng)用，微小型機(jī)械已成為各國發(fā)展的項(xiàng)目。

(2)機(jī)械產(chǎn)品的化發(fā)展趨勢

化是當(dāng)代機(jī)械產(chǎn)品的主要特征，它一方面是指對產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高，另一方面是指對產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來越高。在現(xiàn)代超機(jī)械中，對精度要求，如人造衛(wèi)星的儀表軸承，其圓度、圓柱度、表面粗糙度等均達(dá)納米級；基因操作機(jī)械，其移動距離為納米級，移動精度為0.1納米。在微電子，電子產(chǎn)品對加工精度的依賴程度非常高，一般晶體管的制造誤差為50微米，一般磁盤為5微米，一般磁頭磁鼓是0.5微米，集成電路為0.05微米，型集成電路達(dá)0.005微米，而合成半導(dǎo)體為1納米。

“化”也可以是指加工精度及其發(fā)展，20世紀(jì)初，超加工的誤差是10微米，30年代達(dá)1微米，50年代達(dá)0.1微米，70至80年代達(dá)0.01微米，至今達(dá)0.001微米，即1納米。細(xì)微加工、納米加工技術(shù)可達(dá)納米以下的要求，如離子束加工可達(dá)納米級，借助于掃描隧道顯微鏡(STM)與原子力顯微鏡的加工，則可達(dá)0.1納米。

微細(xì)切削是小型機(jī)械零件的常用加工方法

目前，小型機(jī)械零件的加工方法主要有兩類：一類是在傳統(tǒng)切削加工基礎(chǔ)上發(fā)展而來的以塑變剪切去除材料為特征的微細(xì)切削技術(shù)，包括微細(xì)車削、微細(xì)鉆削、微細(xì)立銑削、微細(xì)飛切、微細(xì)沖壓加工、微細(xì)磨料流噴射加工等；另一類是基于加工機(jī)理的特種加工方法，包括微細(xì)電加工、束加工、半導(dǎo)體材料微細(xì)加工技術(shù)、生長型微細(xì)加工等。

(1)微細(xì)切削工藝

微細(xì)切削是指在及超切削機(jī)床上，借助高分辨率的實(shí)體工具，利用機(jī)械力的作用對工件材料直接進(jìn)行去除的加工技術(shù)。其中微細(xì)車削、微細(xì)銑削加工是其較常用的工藝方法。

在機(jī)械制造加工行業(yè)中，使用較廣泛的一種加工方式就是車削加工，微細(xì)車削也屬于車削的一種，車削加工的普遍規(guī)律也同樣適用于微細(xì)車削，除了具有普通車削的特點(diǎn)以外，在加工制造微小型管套、微小型軸等零件方面有其的優(yōu)點(diǎn)。此外在切削參數(shù)的選擇上也有自已的特點(diǎn)，和切削系統(tǒng)的動特性選取，如切削速度，實(shí)際選擇的切削速度常根據(jù)所用機(jī)床的動特性即選擇較小的轉(zhuǎn)速，件表面質(zhì)量的影響越大。為了提高零件表面質(zhì)量，背吃刀量。

因?yàn)檗D(zhuǎn)速越高，機(jī)床振動越大，對零微細(xì)車削一般都采用較小的進(jìn)給量和銑削加工是較具柔性的切削工藝，微細(xì)銑削是一種制造多種材料微細(xì)部件和復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的通用方法，而且已經(jīng)成為滿足微小型三維復(fù)雜形狀零件和材料多樣性加工的途徑，同時也是實(shí)現(xiàn)微米級和中間尺度機(jī)械設(shè)備及零部件的主要制造技術(shù)之一。微細(xì)銑削加工進(jìn)行微小型零件的加工時，靈活性和速度都較大，具有加工成本低、生產(chǎn)效率和相對、相應(yīng)基礎(chǔ)技術(shù)的研究比較成熟等特點(diǎn)。

(2)微細(xì)特種加工工藝

微細(xì)特種加工工藝主要包括微細(xì)電火花加工、微細(xì)束加工、光刻加工等。微細(xì)電火花加工的原理同普通電火花加工并無本質(zhì)區(qū)別，其加工的表面質(zhì)量主要取決于電蝕凹坑的大小和，即單個放電脈沖的能量，而其加工精度則與電極損耗、伺服穩(wěn)定性等因素密切相關(guān)。

微細(xì)束加工包含電子束微細(xì)加工和離子束微細(xì)加工。電子束加工是在真空條件下，利用聚焦后的能量密度的電子束，以的速度沖擊到工件表面的面積上，在的時間(幾分之一微秒)內(nèi)，其能量的大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽贡粵_擊的工件材料達(dá)到幾千攝氏度以上的高溫，從而使材料的局部熔化和汽化，而實(shí)現(xiàn)加工的目的。電子束加工可用于打孔、切割、蝕刻、焊接、熱處理和曝光加工等。由于電子束能夠極微細(xì)的聚焦，甚至能聚焦到0.1μm，因此成為一種微細(xì)的加工方法。

離子束加工是在真空條件下，將由離子源產(chǎn)生的離子經(jīng)過電場加速，獲得具有速度的離子投射到材料表面，是一種對材料進(jìn)行成形和表面改性的加工方法。由于離子束加工應(yīng)力、變形，適合于各種材料的微細(xì)加工，并且加工。

相比于其他微細(xì)加工的方法，微細(xì)切削具有較高的加工精度、可加工材料豐富、加工柔性高、能加工復(fù)雜的三維立體結(jié)構(gòu)等眾多優(yōu)點(diǎn)，與此同時，隨著微細(xì)切削相關(guān)技術(shù)的研究和發(fā)展，微細(xì)切削已經(jīng)成為小型零件制造的主要方法。

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