难切削材料的加工及其精密切削加工方面的问题分析

浅谈特种加工技术及其应用(论文)摘要:介绍特种加工技术的概念、特点、分类,探索电火花加工、复合加工等方面的实际应用与研究发展趋势。

关键词:技术特点;技术种类;发展趋势一、概述传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用。

随着科学技术的迅速发展,新型工程材料不断涌现和被采用,工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高,对机械制造工艺技术提出了更高的要求。

二、特种加工技术的特点(一)加工范围上不受材料强度、硬度等限制。

特种加工技术主要不依靠机械力和机械能去除材料,而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属和非金属材料,完成工件的加工。

故可以加工各种超强硬材料、高脆性及热敏材料以及特殊的金属和非金属材料。

(二)以柔克刚。

特种加工不一定需要工具,有的虽使用工具,但与工件不接触,加工过程中工具和工件间不存在明显的强大机械切削力,所以加工时不受工件的强度和硬度的制约,在加工超硬脆材料和精密微细零件、薄壁元件、弹性元件时,工具硬度可以低于被加工材料的硬度。

(三)加工方法日新月异,向精密加工方向发展。

当前已出现了精密特种加工,许多特种加工方法同时又是精密加工方法、微细加工方法,如电子束加工、离子束加工、激光束加工等就是精密特种加工:精密电火花加工的加工精密度可达微米级0.5～1um,表面粗糙度可达镜面Ra0.021.1m。

(四)容易获得良好的表面质量。

由于在加工过程中不产生宏观切屑,工件表面不会产生强烈的弹、塑性变形,故可以获得良好的表面粗糙度。

残余应力、热应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切割表面小,尺寸稳定性好,不存在加工中的机械应变或大面积的热应变。

特种加工的主要应用范围有1.加工各种难切削材料。

如硬质合金、钛、合金、耐热钢、不锈钢、淬硬钢、金刚石、红宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高熔点的金属及非金属材料。

2.加工各种特殊复杂零件的三维型腔、型孔、群孔和窄缝等。

通用机械行业精密机械零件加工方案第1章精密机械零件加工概述 (3)1.1 零件加工要求与难点分析 (3)1.1.1 加工要求 (3)1.1.2 难点分析 (4)1.2 加工工艺现状与发展趋势 (4)1.2.1 加工工艺现状 (4)1.2.2 发展趋势 (4)第2章零件加工材料选择与处理 (5)2.1 常用材料功能及适用范围 (5)2.1.1 金属材料 (5)2.1.2 非金属材料 (5)2.2 材料热处理与表面处理技术 (5)2.2.1 热处理技术 (5)2.2.2 表面处理技术 (5)2.3 材料选择与加工匹配性分析 (6)第3章零件加工设备选型与配置 (6)3.1 常用加工设备类型及特点 (6)3.1.1 数控车床 (6)3.1.2 数控铣床 (6)3.1.3 数控磨床 (7)3.2 设备选型原则与配置方案 (7)3.2.1 设备选型原则 (7)3.2.2 配置方案 (7)3.3 设备功能与加工精度保障措施 (7)第4章零件加工工艺规划与设计 (7)4.1 加工工艺流程设计 (8)4.1.1 分析零件结构特点和技术要求 (8)4.1.2 确定加工方法及加工顺序 (8)4.1.3 设计算法及加工参数 (8)4.1.4 编制工艺文件 (8)4.2 关键工序与工艺参数优化 (8)4.2.1 识别关键工序 (8)4.2.2 优化工艺参数 (8)4.2.3 评估优化效果 (8)4.3 工艺验证与改进措施 (8)4.3.1 工艺验证 (9)4.3.2 收集反馈信息 (9)4.3.3 改进措施 (9)4.3.4 持续改进 (9)第5章零件加工精度控制 (9)5.1 加工误差来源与控制策略 (9)5.1.1 误差来源分析 (9)5.1.2 控制策略 (9)5.2 精密测量技术在加工中的应用 (10)5.2.1 三坐标测量机 (10)5.2.2 激光干涉仪 (10)5.2.3 光学测量技术 (10)5.3 精度控制案例分析 (10)5.3.1 案例一：精密齿轮加工 (10)5.3.2 案例二：精密轴类零件加工 (10)第6章零件加工表面质量与完整性 (11)6.1 表面质量要求与影响因素 (11)6.1.1 表面质量要求 (11)6.1.2 影响因素 (11)6.2 表面完整性检测与评价方法 (11)6.2.1 检测方法 (11)6.2.2 评价方法 (11)6.3 表面加工质量控制措施 (12)6.3.1 优化切削参数 (12)6.3.2 选择合适的刀具和切削液 (12)6.3.3 提高机床功能 (12)6.3.4 优化工艺流程 (12)6.3.5 检测与调整 (12)第7章零件加工中的装夹与定位 (12)7.1 装夹方式选择与设计 (12)7.1.1 装夹方式选择原则 (13)7.1.2 装夹结构设计要点 (13)7.2 定位精度分析与优化 (13)7.2.1 定位误差来源 (13)7.2.2 定位精度优化措施 (13)7.3 装夹与定位误差控制 (13)7.3.1 装夹误差控制 (13)7.3.2 定位误差控制 (14)第8章零件加工过程中的切削液应用 (14)8.1 切削液的作用与选用原则 (14)8.1.1 切削液的作用 (14)8.1.2 切削液的选用原则 (14)8.2 切削液的使用与维护 (14)8.2.1 切削液的添加与更换 (14)8.2.2 切削液的浓度控制 (14)8.2.3 切削液的过滤与清洁 (14)8.2.4 切削液的防腐与抗菌 (15)8.3 切削液对加工质量的影响分析 (15)8.3.1 切削液对加工表面质量的影响 (15)8.3.2 切削液对加工精度的影响 (15)8.3.3 切削液对刀具寿命的影响 (15)8.3.4 切削液对切屑排除的影响 (15)8.3.5 切削液对加工环境的影响 (15)第9章零件加工质量检测与控制 (15)9.1 检测方法与设备选型 (15)9.1.1 尺寸检测 (15)9.1.2 形状和位置公差检测 (15)9.1.3 表面质量检测 (15)9.1.4 材质分析 (16)9.2 加工过程质量控制策略 (16)9.2.1 严格遵循工艺规程 (16)9.2.2 在线检测与实时调整 (16)9.2.3 加强设备维护与管理 (16)9.2.4 员工培训与管理 (16)9.3 质量问题分析与处理 (16)9.3.1 质量问题收集与分类 (16)9.3.2 原因分析 (16)9.3.3 制定改进措施 (16)9.3.4 改进效果验证 (16)第10章零件加工成本控制与优化 (17)10.1 成本构成与影响因素 (17)10.1.1 成本构成 (17)10.1.2 影响因素 (17)10.2 成本控制策略与措施 (17)10.2.1 成本控制策略 (17)10.2.2 成本控制措施 (17)10.3 供应链管理与优化建议 (17)10.3.1 供应链管理 (18)10.3.2 优化建议 (18)第1章精密机械零件加工概述1.1 零件加工要求与难点分析1.1.1 加工要求精密机械零件作为通用机械行业的重要组成部分，其加工质量直接影响到整个机械设备功能的稳定性和使用寿命。

精密车削过程中难点分析李金玉北京京煤集团三河综合厂个人简历精密车削过程中难点分析摘要：精密切削加工选用的背吃刀量极小(几微米甚至小于1微米)，因此切削力及温度对加工精度的影响不容忽视。

关键词：精密机床进给量背吃刀量温度在长时间试切过程中，对于切削用量、刀具几何参数、工件材质等因素对表面粗糙度的影响较为重视，而往往忽视了切削力对表面粗糙度的二次影响。

因此，减小切削力对表面粗糙度的影响已成为精密切削领域一个亟待解决的重要问题。

其次，温度对加工也有不可忽视的影响。

一、引言经过近些年的不断发展，精密机床的加工性能已达到相当高的水平。

由于精密切削加工选用的背吃刀量极小(几微米甚至小于1微米)，因此切削力对加工精度的影响不容忽视。

在精密切削中，由于金刚石刀具的切削刃具有钝圆半径，因此前刀面被分为平面和圆柱面两部分(圆柱面部分均为负前角)。

当选用不同的背吃刀量时，刀具前刀面的两个部分在切削过程中所起作用和所占比重也各不相同。

以前刀面圆弧部分为主要工作部分时，其单位切削面积所受切削力比以平面部分为主要工作部分时大得多，切削层越薄，单位面积所受切削力越大。

切削力对被加工工件的尺寸和形状精度、加工表面粗糙度、加工变质层和刀具耐用度等均具有直接或间接影响。

在长时间试切过程中，对于切削用量、刀具几何参数、工件材质等因素对表面粗糙度的影响较为重视，而往往忽视了切削力对表面粗糙度的二次影响。

因此，减小切削力对表面粗糙度的影响已成为精密切削领域一个亟待解决的重要问题。

其次，温度对加工也有不可忽视的影响。

本文通过精密车削，研究了各切削参数对切削力的影响规律。

二、精密车削条件1、精密机床拿HCM-I型精密车床来说，机床工作台由直流伺服电机驱动，进给分辨率0.01μm；采用空气静压主轴(回转精度±0.1μm)；导轨部件采用可抗温度干扰的花岗岩材料，空气导轨直线度误差0.13μm/100mm；采用空气弹簧作为减振、隔振系统；机床固有频率：水平方向≤1.12Hz，垂直方向≤2Hz。

精密超精密加工技术精密及超精密加工对尖端技术的发展起着十分重要的作用。

当今各主要工业化国家都投入了巨大的人力物力,来发展精密及超精密加工技术,它已经成为现代制造技术的重要发展方向之一。

本节将对精密、超精密加工和细微加工的概念、基本方法、特点和应用作一般性介绍。

一、精密加工和超精密加工的界定精密和超精密加工主要是根据加工精度和表面质量两项指标来划分的。

这种划分是相对的，随着生产技术的不断发展，其划分界限也将逐渐向前推移。

1．一般加工一般加工是指加工精度在10µm左右（IT5~IT7）、表面粗糙度为R a0.2µm~0.8µm的加工方法，如车、铣、刨、磨、电解加工等。

适用于汽车制造、拖拉机制造、模具制造和机床制造等。

2．精密加工精密加工是指精度在10µm~0.1µm（IT5或IT5以上）、表面粗糙度值小于R a0.1µm的加工方法，如金刚石车削、高精密磨削、研磨、珩磨、冷压加工等。

用于精密机床、精密测量仪器等制造业中的关键零件，如精密丝杠、精密齿轮、精密导轨、微型精密轴承、宝石等的加工。

3．超精密加工超精密加工一般指工件尺寸公差为0.1µm~0.01µm数量级、表面粗糙度R a 为0.001µm数量级的加工方法。

如金刚石精密切削、超精密磨料加工、电子束加工、离子束加工等，用于精密组件、大规模和超大规模集成电路及计量标准组件制造等方面。

二、实现精密和超精密加工的条件精密和超精密加工技术是一项内容极为广泛的制造技术系统工程，它涉及到超微量切除技术、高稳定性和高净化的工作环境、设备系统、工具条件、工件状况、计量技术、工况检测及质量控制等。

其中的任一因素对精密和超精密加工的加工精度和表面质量，都将产生直接或间接的不同程度的影响。

1．加工环境精密加工和超精密加工必须具有超稳定的加工环境。

因为加工环境的极微小变化都可能影响加工精度。

航空发动机加工难在哪？到底需要怎样的机床工具？航空发动机是飞机的心脏，是决定飞机性能的重要因素之一。

发动机中盘、轴、鼓筒、轴颈等零件均是发动机的核心转动部件和关键件，在高温、高压、高转速的恶劣环境下工作。

这类零件材料大多采用高温合金、粉末高温合金、钛合金等难加工材料制造，尺寸精度要求高，技术条件严格，对零件表面质量、表面完整性要求高，其加工质量的高低直接影响到发动机的使用寿命和安全可靠性。

近年来，随着航空发动机技术的不断进步和发展，这些关键部件的加工技术有了大幅度的提升，从传统的加工方式、过多依赖操作者的经验和水平完成加工，转向车铣复合加工、全程序无干预数控加工、各类边缘自动成型加工和自动光整加工等自动化、集成化、精准化及抗疲劳制造的方向推进和发展。

航空发动机关键部件加工技术的进步对提高航空发动机的可靠性，在全寿命使用周期内安全可靠的工作起到了至关重要的作用。

今天金属加工小编为金粉们介绍几个航空关键部件加工的典型案例。

1航空发动机制造对机床工具需求航空制造业对零件加工精度和效率日益提高的需求不断推动机床技术的发展，是机床产品创新的源源动力。

高速高精度加工中心、复合加工和多轴联动数控机床的出现，都与客户需求密切相关。

3 ～5轴加工中心、数控车床加工中心、各种磨削设备、各种精锻设备、各种铸造设备、特种电加工设备、复合加工中心（车铣、铣车）、叶片加工中心及磨削中心、特种电加工设备、激光加工及强化设备和零件表面处理设备是航空制造中必需的设备。

（1）盘类零件加工设备的基本要求。

数控立车：在工作台直径、定位精度、重复定位精度、工作台转速和工作台承重等方面应与所加工零件相适应。

具有自动换刀功能，刀库容量足够大；控制系统，具备刀具轨迹图形显示功能；具备USB 端口、DNC网络接收数据端口；配置高压内冷，机载自动对刀功能、机载工件测量功能、温度自动补偿功能；机床具有足够的刚性和可靠性。

（2）机匣加工设备的基本要求。

如何分析产生变形的原因对于机械加工来说，差不多的理念是致命的，一个看起来差不多的产品，如果再和其他组合使用，缺陷就会继续放大，导致工厂的加工品质一直达不到高端精密的制造要求。

我们都知道加工中心的工件变形问题比较难解决，因此首先必须分析产生变形的原因，然后才能采取应对的措施。

一、工件的材质和结构影响形变变形量的大小与形状复杂程度、长宽比和壁厚大小成正比，与材质的刚性和稳定性成正比。

所以在设计零件时尽可能的减小这些因素对工件变形的影响。

尤其在大型零件的结构上更应该做到结构合理。

在加工前也要对毛坯硬度、疏松等缺陷进行严格控制，保证毛坯质量，减少其带来的工件变形。

二、工件装夹时造成的变形首先夹具使用需要选择正确的夹紧点，根据夹紧点位置选择适当夹紧力。

尽可能使夹紧点和支撑点一致，使夹紧力作用在支撑上，夹紧点应尽可能靠近加工面，且选择受力不易引起夹紧变形的位置。

（来源夹具侠）当工件上有几个方向的夹紧力作用时，要考虑夹紧力的先后顺序。

对于使工件与支撑接触夹紧力应先作用，且不易太大，对于平衡切削力的主要夹紧力，应作用在后。

增大工件与夹具的接触面积或采用轴向夹紧力。

增加零件的刚性，是解决发生夹紧变形的有效办法，但由于薄壁类零件的形状和结构的特点，导致其具有较低的刚性。

这样在装夹施力的作用下，就会产生变形。

增大工件与夹具的接触面积，可有效降低工件件装夹时的变形。

如在铣削加工薄壁件时，大量使用弹性压板，目的就是增加接触零件的受力面积；在车削薄壁套的内径及外圆时，无论是采用简单的开口过渡环，还是使用弹性芯轴、整弧卡爪等，均采用的是增大工件装夹时的接触面积。

这种方法有利于承载夹紧力，从而避免零件的变形。

采用轴向夹紧力，在生产中也被广泛使用。

设计制作专用夹具可使夹紧力作用在端面上，可以解决由于工件壁薄，刚性较差，导致的工件弯曲变形。

三、工件加工时造成的变形工件在切削过程中由于受到切削力的作用，产生向着受力方向的弹性形变，就是我们常说的让刀现象。

1． 前角选择的原则：刀具材料的抗弯强度和韧性较高时，可选用大前角。

高速钢刀具的前角，在同样条件下，可比硬质合金刀具的前角大5-10°，而陶瓷的前角又要比硬质合金的小一些。

加工塑性材料宜选较大的前角，以减少金属变形和摩擦。

加工脆性材料时，应选5-15读的较小前角。

工件材料硬度、强度较低时，应选用较大前角，反之，选负前角或较小的正前角，以增强刀刃的强度和散热的体积。

粗加工取较小的前角，精加工取较大的前角，精密成型刀具取零度前角。

2． 倒棱选择原则：倒棱宽度和进给量有关。

倒棱宽度一般取（0.3~0.8）f 粗加工取大值。

进给量f<=0.2mm/r 的精加工刀具，不宜磨出负倒棱。

高速钢倒棱前角取-5~0°，硬质合金倒棱角去-15~-5。

另外也可以采用刃口钝圆形式代替倒棱，可以增强刃口强度，一般用于粗加工。

3． 后角选用原则：后角主要按照切削厚度来选择。

切削厚度小时，宜选用大后角，以减少刃口圆弧半径，使刃口锋利。

当f<=0.25mm/r 时，取后角为10~12°，反之，取后角为6~8°。

后角还依据材料强度和硬度选择，材料强度和硬度高，应取小的后角，相反则取大的后角，当工艺系统刚性差时，应选用小的后角或刃带宽=0.1mm~0.2mm,角度为0的刃带。

另外后角的选择与刀具的运动轨迹有关。

副后角选择原则与主后角相似。

4． 主偏角选择原则：在工艺系统和工艺要求允许的情况下，主偏角宜选的小一些。

工艺系统刚性好、切深小和工件硬度高时，如对冷硬铸铁和淬火钢的加工，取10~30°，工艺系统差可取75~93°。

粗加工时为了增加刀尖强度，改善散热条件，应取较小主偏角。

5． 副偏角的选择原则：在工艺系统刚性较好的情况下，副偏角不宜取得太大，精加工时取5~10°，粗加工时取10~15°。

切断刀或切槽刀为了增强刀头强度，取1~2°。

机械制造技术基础课后习题答案第一章机械加工方法1—1 特种加工在成形工艺方面与切削加工有什么不同？答:1加工是不受工件的强度和硬度等物理、机械性能的制约故可加工超硬脆材料和精密微细的零件.2加工时主要用电能、化学能、声能、光能、热能等出去多余材料而不是靠机械能切除多余材料.3加工机理不同于一般金属切削加工不产生宏观切削不产生强烈的弹、塑性变形故可获得很低的表面粗糙度其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远比一般金属切削加工小。

4加工能量易于控制和转换故加工范围光、适应性强.1-2 简述电火花加工、电解加工、激光加工和超声波加工的表面形成原理和应用范围.答：1电火花加工放电过程极为短促具有爆炸性。

爆炸力把熔化和企划的金属抛离电极表面被液体介质迅速冷却凝固继而从两极间被冲走。

每次电火花放电后是工件表面形成一个凹坑。

在进给机构的控制下工具电极的不断进给脉冲放电将不断进行下去无数个点蚀小坑将重叠在工件上。

最终工作电极的形状相当精确的“复印”在工件上.生产中可以通过控制极性和脉冲的长短放点持续时间的长短控制加工过程.适应性强任何硬度、软韧材料及难切削加工加工的材料只要能导电都可以加工如淬火钢和硬质合金等电火花加工中材料去出是靠放电时的电热作用实现的材料可加工行主要取决于材料的导电性及热学特性不受工件的材料硬度限制。

2电解加工将电镀材料做阳极接电源正极工件作阴极放入电解液并接通直流电源后作为阳极的电镀材料就会逐渐的溶解儿附着到作为阴极的工件上形成镀层。

并由电解液将其溶解物迅速冲走从而达到尺寸加工目的.应用范围管可加工任何高硬度、高强度.高韧性的难加工金属材料并能意见单的进给运动一次加工出形状复杂的型面或行腔如锻模、叶片3激光加工通过光学系统将激光聚焦成一个高能晾凉的小光斑再次高温下任何坚硬的材料都将瞬间几句熔化和蒸发并产生强烈的冲击波是融化的物质爆炸式的喷射去处。

激光束的功率很高几乎对任何难度加工的金属和非金属材料如皋熔点材料、内热合金及陶瓷、宝石、金刚石等脆硬材料都可以加工也可以加工异型孔。

第一章概论第一节精密与特种加工的产生背景机械制造面临着一系列严峻的任务：⑴解决各种难切削材料的加工问题。

⑵解决各种特殊复杂型面的加工问题。

⑶解决各种超精密、光整零件的加工问题。

⑷特殊零件的加工问题。

第二节精密与特种加工的特点及其对机械制造领域的影响精密与特种加工是一门多学科的综合高级技术；精密加工包括微细加工、光整加工和精整加工等，与特种加工关系密切。

特种加工是指利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源来进行加工的非传统加工方法（NTM，Non-Traditional Machining），它们与传统切削加工的不同特点主要有：①主要不是依靠机械能；②刀具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度；③在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力作用。

精密与特种加工技术引起了机械制造领域内的许多变革：⑴提高了材料的可加工性。

⑵改变了零件的典型工艺路线。

⑶大大缩短新产品试制周期。

⑷对产品零件的结构设计产生很大的影响。

⑸对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。

第三节精密与特种加工的方法及分类1．加工成形的原理分为去除加工、结合加工、变形加工三大类。

去除加工又称为分离加工，是从工件上去除多余的材料。

结合加工是利用理化方法将不同材料结合在一起。

又可分为附着、注入、连接三种。

变形加工又称为流动加工，是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能。

2．加工方法机理按机理精密与特种加工分为传统加工、非传统加工、复合加工。

第四节精密与特种加工技术的地位和作用先进制造技术已经是一个国家经济发展的重要手段之一。

发展先进制造技术是当前世界各国发展国民经济的主攻方向和战略决策，同时又是一个国家独立自主、繁荣富强、经济持续稳定发展、科技保持先进领先的长远大计。

从先进制造技术的技术实质而论，主要有精密、超精密加工技术和制造自动化两大领域。

精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。

《精密与特种加工技术》课后答案第一章1.精密与特种加工技术在机械制造领域的作用与地位如何？答：目前，精密和特种加工技术已经成为机械制造领域不可缺少的重要手段，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用，尤其在国防工业、尖端技术、微电子工业方面作用尤为明显。

由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已引起了机械制造领域内的许多变革，已经成为先进制造技术的重要组成部分，是在国际竞争中取得成功的关键技术。

精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。

2.精密与特种加工技术的逐渐广泛应用引起的机械制造领域的那些变革？答：⑴提高了材料的可加工性。

⑵改变了零件的典型工艺路线。

⑶大大缩短新产品试制周期。

⑷对产品零件的结构设计产生很大的影响。

⑸对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。

3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系？应该改如何正确处理特种加工与常规加工之间的关系？答：常规工艺是在切削、磨削、研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺，而且今后也始终是主流工艺。

但是随着难加工的新材料、复杂表面和有特殊要求的零件越来越多，常规传统工艺必然难以适应。

所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展，特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺，但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺。

4.特种加工对材料的可加工性以及产品的结构工艺性有何影响？举例说明.答：工件材料的可加工性不再与其硬度，强度，韧性，脆性，等有直接的关系，对于电火花，线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工。

对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响，以往普遍认为方孔，小孔，弯孔，窄缝等是工艺性差的典型，但对于电火花穿孔加工，电火花线切割加工来说，加工方孔和加工圆孔的难以程度是一样的，相反现在有时为了避免淬火产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔开槽，等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。

随着现代制造业的迅速发展，精密零件在各个领域中的重要性日益凸显。

而在精密零件的制造过程中，数控技术作为一种高效、精准的加工手段，为实现高质量、高精度的零件生产提供了强大支持。

数控技术以其灵活的加工方式、精确的控制能力以及自动化程度高的特点，已经在精密零件加工领域得到了广泛应用。

它不仅提高了零件的加工精度和生产效率，还为制造业转型升级、推动工业智能化提供了重要推动力。

本文旨在深入探讨数控技术在精密零件加工中的应用与优化研究，以期揭示数控技术在提升精密零件加工质量和效率方面的潜力。

数控技术在精密零件加工中的应用不仅极大地提高了零件加工的精度和效率，同时也为加工过程的控制提供了更高的灵活性和精确性。

通过数控技术，加工过程可以实现更精细的控制，从而确保零件的尺寸和形状符合设计要求。

首先，数控技术通过精密的运动控制系统，能够精确地控制加工工具在多个坐标轴上的运动轨迹和速度，实现复杂形状零件的加工[1]。

这种高度的运动控制能力使得加工过程更加稳定，减少了操作人员的操作误差，从而保障了零件的加工质量。

其次，数控技术可以实现加工过程的自动化和批量生产，大大提高了生产效率。

操作人员只需编写好加工程序并进行适当的设置，数控机床便可以自动地执行加工过程，不仅减少了人力投入，还降低了人为因素对加工精度的影响，从而确保了零件的稳定质量。

工艺参数优化首先涉及切削速度、进给速度和切削深度等参数的调整。

通过数控技术，这些参数可以进行精细的调节和控制，从而实现最佳的切削效果。

合理的工艺参数可以降低切削力和温度，减轻刀具磨损，从而延长刀具的使用寿命，并保证加工零件的尺寸精度和表面质量。

与此同时，工艺参数优化还包括材料选择和刀具设计方面的考虑。

数控技术可以根据不同材料的物理特性和切削要求，自动调整加工参数，以实现更佳的加工效果。

同时，针对不同形状和尺寸的精密零件，数控技术可以根据刀具的特性和加工路径，进行智能化的刀具设计，以确保加工过程的稳定性和一致性。

精密复杂曲面零件多轴数控加工技术研究进展多轴数控加工是现代工业中的标志性加工技术，在能源、动力、国防、运载工具、航空航天等高端制造领域的关键零部件加工中占据着主导地位。

随着中国在这些制造领域的不断拓展，涌现出一大批加工难度大、性能指标要求苛刻的精密复杂曲面零件，如大型航空运载工具的精密壳体、天线罩、航空发动机的机匣及叶片、整体叶轮和叶盘等，因其超常规的使役环境，常以导流、透波、抗疲劳特性以及气动特性等性能指标为主要制造要求。

为满足性能指标要求，此类零件的形状及结构日趋复杂，通常具有薄壁悬垂、极端大尺度比等特点，而且壁厚变化剧烈并且有着严格的控制要求，加工精度不断提高，其制造已由以往单纯的形位精度加工，跃升为形位与性能指标并重的高性能加工，给目前的复杂曲面数控加工技术带来了严峻的挑战。

数控加工是由模型曲面上的加工路径直接驱动，因而高效加工路径设计方法成为提高加工效率，保证零件表面成形精度的关键。

然而，传统路径规划方法却拘泥于单纯几何学层面的逐点路径设计和离散调整，从运动学及切削特性层面考虑加工路径拓扑几何形状的方法较少，无法兼顾曲面几何物理特性、难以实现路径的整体调控。

在复杂曲面的数控加工中，运动规划也非常重要，特别是在复杂零件的高速高精度加工中，适应性进给率定制技术是加工精度和加工效率保证的有效手段[4]。

目前，进给率定制局限于在前瞻预读框架下构建不同形式的弧长-时间及进给率-弧长映射的常规方法，尚未完全建立起轨迹内在几何特性与进给率运动特性间的联系，其定制过程通常需要多次反复，以求在多种约束许可范围内获得尽可能高的速度，并在提高加工效率的前提下保证加工精度。

数控加工既是一个零件的几何成形过程，也是一个复杂的动态物理切削过程，特别是随着高档数控机床切削速度不断提高，对数控加工技术的研究不能仅关注常规几何学层面的走刀路径设计和运动学层面的运动规划，必须转向实际的物理加工过程，解决大进给量、高转速所带来的刀具负载波动、变形、破损失效，特别是解决加工过程中由于切削力变化所引起的切削系统的不稳定等问题。

高速切削技术发展现状一、概述机械加工的发展趋势是高效率、高精度、高柔性和绿色化，切削加工的发展方向是高速切削加工，在发达国家，它正成为切削加工的主流。

50年来，切削技术的极大进步说明了这一点：今天切削速度高达8000m/min，材料切除率达150～1500cm3/min，超硬刀具材料硬度达3000～8000HV，强度达1000Mpa，加工精度从10µm到0.1µm。

干(准)切削日益广泛应用。

随切削速度提高，切削力降低大致为25～30%以上；切削温度增加逐步缓慢；加工表面粗糙度降低1～2级；生产效率提高，生产成本降低。

数控切削加工作为制造技术的主要基础工艺，随着制造技术的发展，在20世纪末也取得了很大的进步，进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。

它是制造业中重要工业部门，如汽车工业、航空航天工业、能源工业、军事工业和新兴的模具工业、电子工业等部门主要的加工技术，也是这些工业部门迅速发展的重要因素。

因此，在制造业发达的美、德、日等国家保持着快速发展的势头。

金属切削刀具作为数控机床必不可少的配套工艺装备，在数控加工技术的带动下，进入了“数控刀具”的发展阶段，显示出“三高一专”(即高效率、高精度、高可靠性和专用化)的特点。

显而易见，在21世纪初，尽管近净成形技术、堆积成形技术是非常有前途的新工艺，但切削加工作为制造技术主要基础工艺的地位不会改变。

从当前制造业发展的趋势中可以看到，制造业发展和人类社会进步对切削加工提出的双重挑战，这也是21世纪初切削加工技术发展的主要趋势。

当前以高速切削为代表的干切削、硬切削等新的切削工艺已经显示很多的优点和强大的生命力，成为制造技术提高加工效率和质量、降低成本的主要途径。

因此，发展高速切削等新的切削工艺促进制造技术的发展是现代切削技术面临的新任务。

当代的高速切削不是切削速度的少量提高，是需要在制造技术全面进步和进一步创新的基础上，包括数控机床、刀具材料、涂层、刀具结构等技术的重大进步，才能达到的切削速度和进给速度的成倍提高，才能使制造业整体切削加工效率有显著的提高。

微切削加工单位切削力及表面加工质量的尺寸效应研究一、本文概述随着现代制造业的快速发展，微切削加工技术在微电子、光学、生物医疗等领域的应用日益广泛。

微切削加工具有高精度、高效率、低能耗等优点，是实现微型零件高精度制造的关键技术之一。

然而，由于微切削加工中切削厚度、切削速度等参数较小，导致单位切削力及表面加工质量出现显著的尺寸效应。

因此，深入研究微切削加工中的单位切削力及表面加工质量的尺寸效应，对于提高微切削加工精度、优化加工参数、提升加工效率具有重要意义。

本文旨在通过理论分析和实验研究，探讨微切削加工中单位切削力及表面加工质量的尺寸效应。

通过理论模型建立微切削加工过程中的力学模型，分析切削参数对单位切削力的影响规律。

通过实验手段，研究不同切削参数下微切削加工表面的形貌特征和加工质量，揭示尺寸效应对表面加工质量的影响机制。

结合理论分析和实验结果，提出优化微切削加工参数的策略和方法，为提高微切削加工精度和效率提供理论支持和实践指导。

本文的研究内容不仅有助于深入理解微切削加工过程中的力学行为和表面加工质量变化规律，还为微切削加工技术的进一步发展和应用提供理论支撑和实践指导。

通过本文的研究，有望为微型零件的高精度制造和微型器件的制造提供新的思路和方法。

二、微切削加工基本理论微切削加工，也称微细切削加工或微型切削加工，是指在微米甚至纳米尺度上进行的切削加工过程。

这一加工领域与传统的宏观切削加工有着显著的区别，主要体现在切削深度、切削宽度和切削速度等参数上。

微切削加工的理论基础建立在传统的切削加工理论之上，但由于其尺度效应，许多宏观切削加工中的假设和理论在微观尺度下可能不再适用。

在微切削加工中，单位切削力是一个重要的参数，它直接影响到切削过程的稳定性和加工效率。

单位切削力的大小取决于刀具的几何形状、切削材料的物理性质以及切削条件等因素。

在微观尺度下，由于材料去除的体积非常小，单位切削力对加工过程的影响变得更加显著。