小型化、化是機械產(chǎn)品的重要發(fā)展趨勢

發(fā)布時間：2019-08-20 09:42:25

(1)機械產(chǎn)品的小型化發(fā)展趨勢

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

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

(2)機械產(chǎn)品的化發(fā)展趨勢

化是當代機械產(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、表面粗糙度等均達納米級；基因操作機械，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0.005微米，而合成半導體為1納米。

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

微細切削是小型機械零件的常用加工方法

目前，小型機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切削技術(shù)，包括微細車削、微細鉆削、微細立銑削、微細飛切、微細沖壓加工、微細磨料流噴射加工等；另一類是基于加工機理的特種加工方法，包括微細電加工、束加工、半導體材料微細加工技術(shù)、生長型微細加工等。

(1)微細切削工藝

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

在機械制造加工行業(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車削，除了具有普通車削的特點以外，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。此外在切削參數(shù)的選擇上也有自已的特點，和切削系統(tǒng)的動特性選取，如切削速度，實際選擇的切削速度常根據(jù)所用機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。

因為轉(zhuǎn)速越高，機床振動越大，對零微細車削一般都采用較小的進給量和銑削加工是較具柔性的切削工藝，微細銑削是一種制造多種材料微細部件和復雜三維結(jié)構(gòu)的通用方法，而且已經(jīng)成為滿足微小型三維復雜形狀零件和材料多樣性加工的途徑，同時也是實現(xiàn)微米級和中間尺度機械設(shè)備及零部件的主要制造技術(shù)之一。微細銑削加工進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。

(2)微細特種加工工藝

微細特種加工工藝主要包括微細電火花加工、微細束加工、光刻加工等。微細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)。

微細束加工包含電子束微細加工和離子束微細加工。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?，使被沖擊的工件材料達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的聚焦，甚至能聚焦到0.1μm，因此成為一種微細的加工方法。

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加工，并且加工。

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

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