超精密加工的环境条件与控制策略

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1、超精密加工的环境条件与控制策略摘要：超精密加工是现代国家高新科技产业发展的前进基础和保障，是各个国家综合国力的象征，推动着国家高新制造产业的不断前进。加工精度和效率的提高促进了超精密加工技术的向更高层面迈进，但是环境条件尤其是振动条件是影响超精密加工精度和效率的主要因素。为了研究超精密加工中环境条件特别是振动环境的控制，本文主要研究超精密加工主要影响超精密加工的环境条件及其控制的策略；研究超精密加工中环境振动的分类和来源以及其对超精密加工的影响；研究超精密加工中控制环境振动所采用的技术和材料装置，并对其采用后的效果进行评估和相对应振动的分

2、类。通过对上述内容的研究，初步掌握环境振动对于超精密加工的影响，并对环境振动采取有效的隔振消振处理和探索，为超精密加工中的环境振动的控制提出合理有建设性意义的建议。关键词：超精密加工；环境振动；隔振措施；消振措施I1.1介绍超精密加工制造技术是当今高新科技工业发展的基本要素，同样也成为了将来制造科学前进的方向，在国际竞争中，超精密加工制造技术也是至关重要的高新顶尖技术步骤之一。它综合运用了机械制造技术发展的最新的研究成果以及现代电子讯息技术、光学技术、现代测量和电脑技术等高新技术，是衡量一个国家科技水平和综合国力的重要依据，因此受到各个工

3、业发达国家的高度重视。从应用的角度来看，在关系国家安全和综合国力的行业如国防科技、探空技术、核子能、高新电子等高科技的高新技术领域中超精密加工及其制造的高精仪器起着相当重要的角色，在这些领域的使用中有探空火箭技术、高新仪器里的齿轮、人工智能机器等。超精密加工的加工材料范围广泛，包括软金属、淬火钢、不锈钢、高速钢、硬质合金等较难加工的材料，也包括半导体、玻璃、陶瓷等硬脆非金属材料，不受材料外形的限制，使用的未来远景极为广[1]。跟着现代加工制造技术和高新产业产品对产品的精度以及表面完整性的要求愈来愈高,超精密加工制造技术的重要性逐渐体现。有

4、关范畴的技术开发和发展就开始竭力于加工精度的一直提升,从微米级、亚微米级到纳米级,甚至现在的亚纳米级,比如航空航天产业里陀螺仪的轴承、电子信息产业里的集成电路和光学工业上的集成光路等,这些技术使生产的产品的体积减小,使产品质量和性能得到提升,并减少了这些工业产品使用成本。总体上看，产品精度的不断提升促使产业有产品微型化的趋势,并且提高了产品零件之间的可置换性,有效提升了组装装配的效率,提高产业的整体自动化程度。对于超精密加工生产中产品加工精度产生影响的主要是因为加工生产中的环境振动。尽管超精密加工机床在设计生产之初就已经尽可能减少了环境振

5、动对于超精密加工的不良影响,但由于生产加工环境和加工技术的转变,环境振动还是会存在在一些超精密加工的机床设备里,从而使产品加工精度的下降,这个现象严重影响了超精密加工制造的未来成长与壮大。所以处理环境振动对超精密加工设备的干扰就变得格外迫切。1.2超精密加工及其环境条件的介绍1.2.1国外超精密加工发展概况18国际上其他国家超精密加工开展较早，上个世纪六十年代初期，上个世纪五十年代至八十年代为技术发展初期。这一个时间段，美国首先开始研究了以单点金刚石切削（SPDT）为象征的超精密加工技术，主要适用于航空技术、国家防御、天文等领域的激光核聚

6、变反射镜、球面、非球面大型零件的加工[2]。欧美一些发达国家陆续成功研制成功了用于超精密加工的超精密金刚石车床，用于一些常见软金属的超精密加工，加工的形状也只限于简单的轴对称图形零件。上个世纪八十年代至九十年代进入民间工业的应用初期。美国、日本、欧洲的一些领头的超精密加工研究的公司在政府的支持下，将超精密加工技术开始投向市场，一开始是民用的精密镜头的生产。但是由于超精密加工设备的缺少和代价高昂，初期主要是少量的专门订制。在这时间段还出现了可处理硬质金属的超精密金刚石磨削磨床，但尽管如此，超精密加工的效率还是无法赶上金刚石车床。上个世纪八十

7、年代末期，美国投入大量研究资金和人力，成功研制了大型光学超精密加工车床，也成功成为了超精密加工领域的一个里程碑。上个世纪九十年代后，民用超精密加工技术渐渐完善和成熟。在民用交通、环境工程、光电信息、医疗仪器设备等产业的推动下，这些产业中光学镜片、超精密制造的模具、半导体元件等成了超精密加工广泛应用的平台。随着超精密加工设备的相关技术的逐渐成熟，超精密加工设备成为工业生产中比较习见的生产设备。另外，产品的加工精度也渐渐达到纳米级水平、可处理加工的零件材料的尺寸也越来越大，使用的领域也越来越广泛。当今国际范围内的超精密加工技术大国以日本、欧洲

8、和美国为首，但是它们各自发展的关注重点又不尽相同。美国在超精密加工中已经投入大量资金，而大型X射线探测望远镜的大口径反射镜是其一直研究的重点方向。当下这类反射镜的材料为重量小且导热性较好的碳化