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特种精密零件加工

**精密零件加工精度以纳米，甚至较终以原子单位(原子晶格距离为0.1～0.2纳米)为目标时，**精密零件切削加工方法已不能适应，需要借助特种精密零件加工的方法，即应用化学能、电化学能、热能或电能等，使这些能量追赶原子间的结合能，从而去除工件表面的部分原子间的附着、结合或晶格变形，以达到**精密加工的目的。属于这类加工的**械化学抛光、离子溅射和离子注入、电子束曝射、激光束加工、金属蒸镀和分子束外延等。这些**精密零件加工方法的特点是对表面层物质去除或添加的量可以作较细微的控制。但是要获得**精密零件加工精度，仍有赖于精密的加工设备和精que的控制系统，并采用**精密掩膜作中介物。例如**大规模集成电路的制版就是采用电子束对掩膜上的光致抗蚀剂（见光刻）进行曝射，使光致抗蚀剂的原子在电子撞击下直接聚合(或分解)，再用显影剂把聚合过的或未聚合过的部分溶解掉，制成掩膜。电子束曝射制版需要采用工作台定位精度高达±0.01微米的**精密加工设备。

   数控车床加工有很多种；从大类上分，有**数控车床加工，有通用数控车床加工；从加工品种上分，有加工壳体类的数控车床加工数控铣床、加工心，有加工轴类的数控车床、车削心，凸轮数控磨床等；从数控车床加工的控制要求上分，有单轴数控的数控砂带抛光机，有五联动的数控切齿机、数控滚刀磨；从控制的复杂性上分，有简易数控，有多通道数控；从驱动方式上分，有步进电动机，有直流伺服电动机，有交流同步伺服电动机，有交流异步伺服电动机，有直线电动机；从主轴驱动方式上分，有直流主轴电动机，有交流主轴电动机，有交流电主轴；从位置反馈方式上分，有全闭环反馈，有半闭环反馈，有开环控制等等。

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   数控车床加工的良好柔性.高调整、加工精度高，早就被汽车制造者关注，60年代就开始进军汽车制造业零部件生产领域。由于其成本高，系统功能及效率不理想，而一直没有得到广泛应用。进入二十世纪九十年代，伴随着市场竞争的加剧；多品种生产较da限度满足市场的多样化需要，直到满足每一位数控车床加工用户的需要，成为汽车制造业制造者追求的目标，以数控机床为主体的柔性制造单元，被大量使用。当今数控机床的重点发展方向有两个：

   高速数控车床加工，以高速度来达到高效率。目前的国际水平是主轴转速≤25000rpm，加、减速度≤2.5g，快速移动≤160m/min，要达到这个新的水平，数控机床的驱动、机械传动、机械结构、刀具都要有很大的改进。机床的主轴必须使用电主轴，主轴承一般采用陶瓷轴承，难点是冷却、润滑，使用寿命一般20，000h。驱动一般采用直线电机加线性导轨（也有用静压导轨的），90m/min，1g的机床也有用大螺距双滚珠丝杆预张紧方案的双伺服电机驱动的。机械结构一般采用框架箱式结构。刀具采用高硬度高耐热刀具，刀柄采用HSK对柄。

   以数控车床加工专机化或者是**机床数控化来解决柔性和高效率的矛盾。目前，欧美汽车生产大多采用由高速加工心组成的敏捷生产系统，这种系统可以**的柔性混流多品种生产，由多个称作岛式的柔性加工单元组成，每个岛由多台同类机床及将机床连接起来的机械手组成，厚街cnc加工，采用带电子贮存器的随托盘与机床进行信息交换。值得注意的是这些设备供应商不仅掌握了设备制造的专有技术，而且都非常重视汽车制造工艺流程的开发，他们能够向用户提供交钥匙工程，拥有自己的系统开发能力。机床的可靠性指标较为先进，单机开动率达98%以上。采用这种生产系统，汽车制造业制造厂家的新产品的工业化投放周期大大缩短。

   经过二十多年的**，在国内汽车制造业零部件制造领域，数控车床加工的使用越来越广泛。但大多是从欧，美，日进口机床，欧美日机床的特点是：可靠性好，故障率低；人机界面的设计重视人性化；带有主动测量及补偿系统；可以提供带自动上下料装置加工单元；机床设计模块化。而国产数控机床厂家虽然不少，但从品种看，仍然是低层次的通用数控车床较多，对于适合大批量汽车发动机，变速箱，底盘主要零部件的多轴数控加工心，品种少，并且大多没有经受大批量生产考验。

   为了使国产数控车床加工尽快大规模进入汽车制造业，我认为国产数控车床加工制造商应着力提高自身能力，主要有以下几方面：

   要建立自身的汽车制造业零部件的制造工艺能力，针对汽车零部件制造的要求开发产品。逐步形成系列化、模块化的数控机床产品，满足汽车制造业零部件制造生产的需要。

   要重视朕线设备的开发（输送装置，托盘等），数控机床制造商作为汽车零部件加工线的主机供应商，不仅要重视主机的设计制造，还要高度重视构成现代敏捷柔性单元的各要素的开发，如机械手，输送装置等。因为这些装置的可靠性影响了生产线的开动率。而开动率对于大规模生产的汽车制造业工业是非常重要的。

   拥有整线辅机的配套能力。由于交钥匙工程的要求，作为，曾承包商还要注意建立自己整线承包工程的长期合作伙伴如**清洗机等，因为，配套设备制造商的能力也影响整线承接能力。

   提高整线自动化设计能力，现代汽车制造业零部件制造已进入敏捷生产时代，自动化信息系统设计的合理与否，决定了生产系统的正常运行。它是高科技技术在汽车零部件制造方面的应用。是现代数控机床系统供应商的核心竞争力所在。

   建立有效的用户问题反馈机制；树立用户至上的观念，石龙cnc加工，建立快速服务系统；汽车生产是大批大量生产，对数控车床加工生产设备的维护及维修要及时。及时有效的服务增强了企业竞争力；同时有利机床产品质量的改进提高。

   重视数控车床加工可靠性设计，机床的可靠性主要由可靠的数控车床加工制造体系保证的，必须重视制造过程的质量控制；保证制造过程的一致性对于机床制造业是很重要的。

   利用开放及与国际交往的有利机遇；吸收消化，建立与国际同步的数控车床加工机床标准。

   重视与数控车床加工数控系统厂家的交流合作，适时地开发具有自己知识产权的数控系统，该数控系统应该是开放式的，能较da限度满足汽车零部件制造业需要。

   建立可靠的数控车床加工制造系统，信守合同，重视交货期。

   在国*八届国际机床数控车床加工展览会上，有一批国产设备厂家已经展出了自己的新产品，如东风设备厂生产的PM400II高速加工心，大连亿达日平，沈阳数控等厂家展出的加工心比较适合发动机变速箱壳体类零件的加工，南京二机床，重庆机床厂生产的数控该艺机，数控插齿机，数控剃齿机适合变速箱齿轮齿形加工，还有很多其他的数控机床厂家也都展出了很多种数控机床产品。相信国产数控机床制造商只要真正树立以用户为心的市场观念，坚持持续改进的思想，完全有能力制造出满足汽车制造生产要求的高质量标准的数控机床及柔性制造系统，国内汽车制造业制造商完全用我们自己的数控机床制连闯产汽车已指日可持了。

   在过去的十五年里，原型复zhi取得了重大的进展。较初，大多数RP技术在速度方面有明显的优势，但由于精que度和材料性能等方面的问题，限制了技术的进一步发展。自从RP出现以后，由于受到某些竞争的威胁，CNC在速度得到改进的时，也能带来众所周知的收益。同样RP在精que度、材料性能及表面抛光等方面也得到了改进。

　　了解这两种技术，对于为工作选择正确的加工工具而言，尤为重要，下列的指导可以帮助工具的选择。

　　材料

　　RP受到限制

　　材料的研究经历了很长一段过程。材料选择的范围变大了，性能也得到了保证。现在可用的材料有金属、塑料、陶瓷及复合材料等，材料的选择仍然受到一些限制。而且，大多数材料的性能与材料的加工、模制及浇注等方面的性能也不是很匹配。

　　CNC加工几乎不受任何限制

　　机加工中心几乎对所有的材料都能做切削处理。

　　零件的较da尺寸

　　RP的较da尺寸为600x900x500mm

　　尽管现有的工业化设备还不能加工仪表盘或者挡板，但是已有的原型可用于生产大多数的日用品和工业品。如果设备要生产的零件太大，可以先生产其各个组成部分，最后再接合成一个完整部件。必须要注意的是，尺寸对于时间有影响，制造较大的零件费时较长。

　　CNC加工可以生产飞机零件

　　CNC机加工可以生产的实际零件和模件的尺寸，小到台式装置大到桥式设备。可以这么说，CNC尺寸的限制也只来自所用的机械工具。

　　零件的复杂性

　　RP不受限制

　　如果一个样品可以用设计软件做模制的话，那么制造的时间或成本方面几乎不受任何影响。迅速、廉价生产复杂零件是RP的较da优势之一。

　　CNC加工受到限制

　　CNC机加工必须要处理部件的所有细节特征。当零件的复杂性增加时，所需设备的数量及工具的变化也会相应增加。大纵横尺寸比、深槽、深洞及方角都会使CNC切削设备的费用增大，五轴切削工具及某些技巧能够克服这些不足，但象底切这种简易操作却也能产生问题。

　　细节特征

　　RP有其*到之处

　　RP能够加工出CNC所无法做到的一些细节。比如，RP可以加工尖内角，可以加工又深又窄的通道、又高又薄的墙壁以及棱柱这些大纵横尺寸比的特征。

　　CNC有其不同之处

　　CNC有许多特征可以胜过RP，比如说锐边、平滑叠合、干净的倒角。在评估有关精que度即表面修整等细节时，这些尤为重要。

　　精que度

　　RP的精que度为0.125～0.75mm

　　RP的某些个别尺寸的精que度有可能**过0.125mm，但其一般偏差的范围为0.125～0.75mm。精que度随RP设备和尺寸大小的不同而变化。尺寸增加，精que度也加大。

　　CNC的精que度为0.0125-0.125mm

　　如果机加工设备得当，其精que度有可能达到很高，通常情况下，CNC的精que度要比RP的高，精que度一般与设备的成本相关。

　　重复精度

　　RP的重复精度低

　　RP对于影响样机质量的许多因素很敏感，在不同的时间制造零件，其结果也许会不同。温度、湿度、定位以及放置只是可以影响产品重复精度参数中的几个。

　　CNC加工的重复精度高

　　CNC加工的重复精度要比RP的高得多。如果刀具轨迹、所用工具及材料不变的话，其产品的重复性会更高。环境条件和人为因素会对结果产生影响，对于某些材料而言，温度及湿度会影响产量，因为它们能影响到技师所用设备的精que性。

　　表面精整

　　RP的Ra值为2.5～15微米

　　如果没做二次处理，即使不是全部，但有一些表面很粗糙。RP运用某些技术可把板材的厚度范围提高到0.0125～0.025mm，但是板材的层理和凹凸现象仍会影响表面的精整。如果想做二次处理的话，可使光洁度达到想要的水平，但这样做会改变零件尺寸的精que度。同时，这些操作也会增加多余的时间和成本。

　　CNC加工的Ra值为0.5～5微米

　　机加工与RP不同，它可以为样机、模型和刀具做出适合它们所需的表面抛光。对于RP而言，二次处理(砂磨、抛光)是可以改进表面的光洁度，cnc，但同时也会影响到精que度、时间和成本。

　　可靠性

　　RP的可靠性属于中等

　　对于大多数技术而言，产品的可靠性随着产品的不断成熟而增加。RP技术只有15年的历史，这意味着它的可靠程度会有不同的等级。该技术由于时间短、资源匮乏，有些RP生产商没有太多的时间为提高其可靠性而改进装置的组件。

　　CNC加工的可靠性属于中等至上等

　　CNC的研究与发展已有30多年的历史，因此它是一种值得信赖、可靠的技术。多年来，持续不断的技术改进已经消除了产生减少产品可靠性的设备元件。

　　所需操作人员

　　RP所需的操作人员较少

　　二次操作(如安置台架)除外，RP所需的人员较少。在数分钟之内，它可以为零件备好所需的信息资料并开始制造。在制造期间，需要很少或者几乎不需人员参与。

　　CNC加工所需的操作人员多

　　CAM软件应用虽然得到了改善，但在大多数情况下，它们仍然不能根chu人员介入。设备安装及操作需要经验丰富的技师;模型在无人情况下制造更是较为**。

　　所需经验丰富的技工

　　RP所需这类技工较少

　　这种技术的员工工资当然不是较di，但与机加工相比较，其所需的经验丰富的技工数量较少。这种说法有几分是真实的，因为该技术本身就不需要什么工人。另外，RP经过改进后，操作过程甚至*技艺。

　　CNC所需的这类技工较多

　　机加工需要技巧、创造力和处理问题等方面的能力。从刀具轨迹设计、加工策略到切割操作与监控，机加工都由经验丰富的技工来完成。随着公司收入的减少，技师数量的下降，很可能会缺乏制造模型所需的人力资源。

　　研制的周期

　　RP所需的周期短到中等

　　RP由于所需的员工少、操作步骤少、对设计的复杂性不太敏感，因此它不但减少了实际的制造周期，同时还也减少了整个工艺过程的时间。总体来讲，RP技术在时间和人力方面都富有效率。如果RP在下午4：30收到数据，那么第二天早上就能生产出产品来。对于CNC来说，如果没有两个班的生产时间，绝dui生产不出产品的。但是，并非说RP技术对于任何零件的加工制造都是较快的。