納米級高效研磨加工技術

   時間:2014-03-11 13:19:02
納米級高效研磨加工技術簡介
    納米級高效研磨加工技術主要採用固著磨料高速研磨加工方法。固著磨料高速研磨與傳統的散粒磨料研磨不同,其磨料的密度分佈是可控的。利用固著磨料研磨的這一特點,……
納米級高效研磨加工技術正文
    

納米級高效研磨加工技術主要採用固著磨料高速研磨加工方法。固著磨料高速研磨與傳統的散粒磨料研磨不同,其磨料的密度分佈是可控的。利用固著磨料研磨的這一特點,根據工件磨具間的相對運動軌跡密度分佈,合理地設計磨具上磨料密度分佈,以使磨具在研磨過程中所出現的磨損不影響磨具面型精度,從而顯著提高工件的面型精度,並且避免修整磨具的麻煩。 
  
    簡要技術 
    
    本項目將固著磨料高速研磨技術與磨具保型磨損理論和工件均勻研磨加工技術相結合,實現了納米級高效研磨加工,從而提高我國機械加工技術水平,特別是超精密加工技術水平。 
    
    納米級高效研磨加工技術主要適合應用於單平面和雙平面的超精密研磨加工,其加工精度要求達到納米級水平。該技術主要是採用固著磨料高速研磨加工技術,固著磨料高速研磨與傳統的散粒磨料研磨不同,其磨料的密度分佈是可控的。利用固著磨料研磨的這一特點,根據工件磨具間的相對運動軌跡密度分佈,合理地設計磨具上磨料密度分佈,以使磨具在研磨過程中所出現的磨損不影響磨具面型精度,從而顯著提高工件的面型精度,並且避免修整磨具的麻煩。在平面固著磨料研磨中,磨具的旋轉運動是主運動,工件的運動是輔助運動。在大部分情況下,工件是浮動壓在磨具上,其運動規律是未知的。因此,要對工件受力進行分析,才能求出其受力狀態及運動規律。取工件為整個研磨系統的分離體,建立工件受力平衡微分方程,求解該方程就能得到工件的運動規律。一旦掌握了磨具和工件的運動規律,就可以求出它們間的相對運動及相對運動軌跡密度分佈。從而根據工件相對磨具的運動軌跡密度分佈,設計磨具上磨料密度分佈,使得磨具在磨損后不喪失原有的面型精度,這就保證了工件的面型精度。 
    
    本項目在原有的單平面磨具保型磨損理論的基礎上,開發出工件均勻研磨技術,從而進一步提高了工件的面型精度,同時還建立了固著磨料雙平面高速研磨磨具保型磨損理論,研製了雙平面高速研磨機,並進行了固著磨料雙平面高速研磨加工實驗,通過實驗完善了有關加工工藝和研磨機,實現了對工件的兩個平行表面同時進行高速研磨加工。本項目還研究了固著磨料高速研磨中工件加工表面的形成規律,探討了有關研磨參數對工件加工表面的影響規律,並在此基礎上,進一步提高了工件的表面質量,實現了低成本、高效率的納米級研磨加工,工件已加工表面粗糙度達0.88nm。 
    
    應用前景 
    
    研磨是超精密加工中一種重要加工方法,其優點是加工精度高,加工材料範圍廣。但傳統研磨存在加工效率低、加工成本高、加工精度和加工質量不穩定等缺點,這使得傳統研磨應用受到了一定限制。本項目解決了傳統研磨存在的絕大部分缺點,提高了研磨技術水平,在保證研磨加工精度和加工質量(達到了納米級)的同時,還顯著降低加工成本,提高加工效率,使研磨技術進一步實用化,有利於研磨技術的推廣應用,促進了我國精密加工技術、先進位造技術的進步,增強我國在加工製造領域的競爭實力,特別是對振興東北老工基地具有十分重要的現實意義。 
    
    先進加工製造業和光電子產業都是我省的特色產業和優勢產業,也是我省今後重點發展產業,研磨加工技術對這兩個產業的發展都具有重要作用。本項目開發的納米級高效研磨加工技術在加工效率、加工成本、加工質量和加工精度上具有明顯的優勢,具有很好的應用前景。 
    
    目前,項目組研製出的採用本項新技術的研磨加工機床,即新型高速研磨機。由於性能先進,有關的研磨機樣機已在國內十幾家單位得到了應用,而且還兩次出口到澳大利亞,受到了國內外用戶的普遍好評。但目前本項技術僅限於用於個別件的加工中,應用得還不夠普遍,還應進一步完善加工工藝,優化研磨工藝參數,擴大研磨加工範圍;還要完善研磨機,提高研磨機性能,改進研磨機造型,使其達到實用化、商品化的程度,以便更廣泛地推廣應用。 
    
    這種研磨機市場需求量很大,達數萬台,年需求量達數千台,每台平均成本為4萬元,每台平均售價為8萬元,平均每台毛利潤為4萬元,毛利潤率為50%%。按年銷售1000台計,年產值為8000萬元,年毛利潤為4000萬元。由此可見本項目研製的研磨機具有很好的市場前景。 
    
    為更好地推廣應用新型研磨機,要對其進行適當的中試,要與企業結合,建立相應的生產基地,進行批量生產。同時還要利用企業的銷售渠道和銷售手段,加大宣傳力度,擴大新型研磨的銷售量。

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