精密和超精密加工技术及其发展展望

超精密加工技术及其影响因素摘要：超精密加工是处于发展中的跨学科综合技术。

随着科技的发展，各个领域对零件的加工精度要求越来越高，传统的加工方法已满足不了需求，超精密加工依靠自动化技术可以达到纳米级的加工精度。

本文就国内外超精密机床加工研究现状做了简单介绍，概述了超精密加工的关键技术以及影响超精密加工的环境因素，为超精密加工在各行业的应用提供理论参考。

关键词：超精密加工；机床；纳米加工1 引言超精密加工技术在国防建设与国民经济发展中具有不可替代的作用，它是现代高技术战争的重要支撑技术，也是现代基础科学技术发展的重要保障。

超精密加工技术在航空航天、光学、医学和民用设备等都用很大作用。

从某种意义上说，超精密加工技术是衡量一个国家科技实力的重要标志之一。

超精密机床是实现超精密加工的关键载体，它直接决定了零件加工的精度、效率和可靠性。

由于超精密机床的重要性和特殊性，发达国家长期对我国进行技术封锁，因此研究和发展超精密机床对我国科技和工业的发展而言既具有重要的现实意义，也是必由之路[1]。

2 国内外超精密机床研究现状当前，超精密加工技术处于国际领先地位的主要有美国、英国和日本等，为此他们都曾设有专门研究机构，制定专门的研究计划，如20世纪80年代美国制定面向超精密机床研究的计划。

在工业界，美国，日本，德国，英国和源于精密工程研究所的等都研制了多种高端超精密机床，并有成熟的商品化产品，在20世纪60年代初就已开发了单点金刚石刀具切削技术及相应的超精密机床，以应对国防航天领域尖端技术的需要。

我国于20 世纪80年代初才开始超精密加工技术与机床方面的研究，起步较晚，近30年来，经过政府和相关研究单位的努力，取得了很大进步，某些方面达到了世界先进水平，如目前已经成功研制出回转精度达0. 025 μm的超精密轴系，并装备到超精密车床和铣床，解决了长期以来由于国外技术封锁给超精密机床开发带来的巨大阻力．但是，与国外发达国家相比，总体上还有不小的差距．目前，我国研究和开发超精密机床的单位主要有：北京机床研究所，北京航空精密机械研究所，哈尔滨工业大学，天津大学等。

第一章制造业与先进制造技术1-1 叙述制造、制造系统、制造业、制造技术等概念，比较广义制造与狭义制造的概念。

制造：把原材料加工成适用的产品。

制造系统：制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品（含半成品）的有机整体，称为制造系统。

制造系统还有以下三方面的定义：制造系统的结构定义；制造系统的功能定义；制造系统的过程定义。

制造业：是将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等），通过制造过程，转化为可供人们使用与利用的工业品与生活消费品的行业。

它涉及到国民经济的许多部门，是国民经济和综合国力的支柱产业。

制造技术：是完成制造活动所需的一切手段的总和，制造技术已成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科、高度集成的高新技术。

狭义制造是产品的机械工艺过程或机械加工过程。

广义制造与狭义制造相比，制造的概念和内涵在范围和过程两方面大大拓展。

在范围方面，制造涉及的工业领域远非局限于机械制造，而是涉及机械、电子、化工、轻工、食品、军工等国民经济的大量行业。

在过程发面，广义制造不仅指集体的工艺过程，而是指包括市场分析、产品设计、计划控制、生产工艺过程、装配检验、销售服务和管理等产品整个生命周期的全过程。

1-2 试简述制造技术的发展历程。

制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。

纵观近两百年制造业的发展历程，影响其发展最主要的因素是技术的推动及市场的牵引。

人类科学技术的每次革命，必然引起制造技术的不断发展，也推动了制造业的发展。

另一方面，随着人类的不断进步，人类的需求不断变化，因而从另一方面推动了制造业的不断发展，促进了制造技术的不断进步。

两百年来，在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着“少品种大批量的规模生产——多品种小批量生产——个性化弹性批量生产；在科技高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集——设备与资金密集——信息密集——知识密集”的方向发展，与之相适应，制造业的资源配置沿着“手工——机械化——单机自动化——刚性流水自动化——柔性自动化——智能自动化”的方向发展。

中国制造业发展面临的主要问题及对策摘要：本文旨在分析当前中国制造业整体发展面临的主要问题，指出中国制造业在人均劳动生产力、技术创新能力和产业组织等方面所处的明显劣势，以及形成这些问题的原因，并提出相关对策。

关键词：制造业；技术创新；建议对策。

一、当前中国制造业整体发展面临的问题。

改革开放以来，中国制造业相对于国内其他产业发展较快，成为国民经济增长的主要源泉，但目前中国制造业的发展遇到了新的挑战，发展面临着以下几个问题：1.制造业人均增加值低。

虽然中国制造业目前发展迅速，但其增加值的总量及人均占有量仍旧与制造业强国有很大距离。

联合国工业发展组织发布最新报告指出，按2000年美元的固定价格计算，2009年中国占世界制造业增加值（MVA）的15.6％，而日本占15.4％，美国仍保持19％的份额名列第一。

这三个国家的总产值占世界制造业产出的一半。

但在人均制造增加值方面，中日的差距仍然悬殊，2008年，日本人均制造增加值接近9000美元为世界最高，而中国仅约为700美元，是中国人均制造增加值的13倍，说明中国制造业的获利能力不强，制造业技术水平较低。

2.技术创新能力十分薄弱，缺乏核心技术。

缺乏自主知识产权的技术和品牌，一直是阻碍我国制造业提高发展水平，国际竞争力和比较经济效益的一个重要因素。

目前，中国多数行业的核心技术与装备基本依赖国外，大部分产品没有自主知识产权，基本停留在仿制的低层次阶段；绝大部分制造业企业技术开发能力和创新能力薄弱，缺乏技术创新的机制和优秀人才，尚未成为技术创新的主体，原创性技术和产品甚少，自主开发能力薄弱。

3.竞争优势的层次低下。

目前中国制造业大多集中在低水平层次上，增值能力有限，附加值较低，以劳动密集型产业居多，高技术产业严重不足。

在我同外贸领域取得领先竞争优势的行业80％以上均为劳动密集型产业，在高技术领域中，计算机集成制造技术、材料技术、航空航天技术、电子技术的竞争力指数均非常低，“世界制造工厂”实际上是世界低端产品及零部件的廉价供应商。

中国制造业发展面临的主要问题及对策摘要：本文旨在分析当前中国制造业整体发展面临的主要问题，指出中国制造业在人均劳动生产力、技术创新能力和产业组织等方面所处的明显劣势，以及形成这些问题的原因，并提出相关对策。

关键词：制造业；技术创新；建议对策。

一、当前中国制造业整体发展面临的问题。

改革开放以来，中国制造业相对于国内其他产业发展较快，成为国民经济增长的主要源泉，但目前中国制造业的发展遇到了新的挑战，发展面临着以下几个问题：1.制造业人均增加值低。

虽然中国制造业目前发展迅速，但其增加值的总量及人均占有量仍旧与制造业强国有很大距离。

联合国工业发展组织发布最新报告指出，按2000年美元的固定价格计算，2009年中国占世界制造业增加值（MVA）的15.6％，而日本占15.4％，美国仍保持19％的份额名列第一。

这三个国家的总产值占世界制造业产出的一半。

但在人均制造增加值方面，中日的差距仍然悬殊，2008年，日本人均制造增加值接近9000美元为世界最高，而中国仅约为700美元，是中国人均制造增加值的13倍，说明中国制造业的获利能力不强，制造业技术水平较低。

2.技术创新能力十分薄弱，缺乏核心技术。

缺乏自主知识产权的技术和品牌，一直是阻碍我国制造业提高发展水平，国际竞争力和比较经济效益的一个重要因素。

目前，中国多数行业的核心技术与装备基本依赖国外，大部分产品没有自主知识产权，基本停留在仿制的低层次阶段；绝大部分制造业企业技术开发能力和创新能力薄弱，缺乏技术创新的机制和优秀人才，尚未成为技术创新的主体，原创性技术和产品甚少，自主开发能力薄弱。

3.竞争优势的层次低下。

目前中国制造业大多集中在低水平层次上，增值能力有限，附加值较低，以劳动密集型产业居多，高技术产业严重不足。

在我同外贸领域取得领先竞争优势的行业80％以上均为劳动密集型产业，在高技术领域中，计算机集成制造技术、材料技术、航空航天技术、电子技术的竞争力指数均非常低，“世界制造工厂”实际上是世界低端产品及零部件的廉价供应商。

摘要随着工业技术的不断发展，车床作为一种重要的金属切削机床，在机械制造行业中扮演着至关重要的角色。

本文旨在探讨车床的工作原理、结构特点、应用领域以及发展趋势，通过对车床的深入研究，为我国机械制造业的发展提供理论支持和实践指导。

关键词：车床；工作原理；结构特点；应用领域；发展趋势第一章引言1.1 研究背景随着我国经济的快速发展，机械制造业在国民经济中的地位日益重要。

车床作为一种常见的金属切削机床，其性能和精度直接影响着产品的质量和生产效率。

因此，对车床的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

1.2 研究目的本文通过对车床的工作原理、结构特点、应用领域以及发展趋势的研究，旨在提高我国车床制造技术水平，为机械制造业的发展提供有力支持。

第二章车床的工作原理2.1 车床的切削过程车床的切削过程主要包括切削、进给、切削力、切削温度和切削液等方面。

本文将对这些方面进行详细阐述。

2.2 车床的传动系统车床的传动系统主要由主轴、进给箱、变速箱、齿轮箱等组成。

本文将对这些部件的工作原理和作用进行介绍。

第三章车床的结构特点3.1 车床的总体结构车床的总体结构包括床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座等部分。

本文将对这些部分的功能和特点进行详细分析。

3.2 车床的控制系统车床的控制系统主要包括电气控制系统、液压控制系统和气动控制系统等。

本文将对这些控制系统的组成和作用进行介绍。

第四章车床的应用领域4.1 车床在机械制造中的应用车床在机械制造中具有广泛的应用，如汽车、航空、船舶、军工等行业。

本文将对车床在这些行业中的应用进行探讨。

4.2 车床在其他领域的应用除了在机械制造中的应用，车床还在航空航天、医疗器械、精密仪器等领域有着重要的应用。

本文将对这些领域的应用进行介绍。

第五章车床的发展趋势5.1 车床技术的发展方向随着科技的不断进步，车床技术也在不断发展。

本文将对车床技术的发展方向进行展望。

5.2 车床的智能化、自动化发展趋势智能化、自动化是车床发展的必然趋势。

数控车床专业毕业论文数控车床专业毕业论文以下是数控车床专业毕业论文，欢迎各位同学阅读，下面的论文对大家有借鉴作用哦!数控车床发展现状研究[摘要]：数控机床技术的出现给机械制造行业产生了革命性的影响，尤其是在近些年来计算机技术和现代设计这两门高技术高速的发展，再加上装备制造行业对该种机床的大额度的需求，这使得数控机床应用的范围不断得在扩大而且在不断的发展，并以此更加适应各种生产和加工的需求，市场空前巨大。

[关键词]：数控车床技术的现状数控车床技术一个国家在生产数控化车床的效率与及对数控化率车床的消费集中的体现了一国的机器制造业的技术发展水平，也是综合国力的代表。

如今，很多国外发达国家数控车床技术已经遥遥领先，而我国则表现的相当不足，差距任然很大。

因而，“十二五”规划是我们国产的数控机床快速发展的千载难逢的好时机，同时全球也已经慢慢的走出了金融危机所造成的最糟糕经济期，这样对国内的需求拉动有着非常明显的效果。

为此我们应该了解数控车床发展的现状与趋势，来为国产数控车床取得进一步的发展与提高国产数控车床这门技术水平做好充分的准备。

一、国内外数控机床的发展现状1、国内数控技术发展的现状我国该车床的发展开始于20世纪70年代，在这30多年的发展中，形成了我国特有的经济性卧式数控车床、普及型数控车床与中高档次的数控车床这三种形式。

当然这种经济型车床，因物美价廉，在很多企业初期，被广泛的需要，尤其是民营企业，并且也是我国目前数控车床的主流产品。

中档次车床，国产的'基本上可以满足国内企业的需求，但高档次的大部分是进口的或者合资生产的。

这就透露出我国数控车床的薄弱之处。

虽然，在近些年开发了一些中高档车床如拥有Y轴的车削中心、倒置顺置的主轴立式车削中心等数控车床，但这种高档次的数控车床需要的不仅是技术的创新，更是需要在进一步的开发市场，获得国内外用户广泛的认同。

虽然国产数控车床获得不菲的成绩，但同国外的相比，还是有着巨大的鸿沟，这主要提现在：低档此产品生产过剩，然而高档产品的却不足;再者科技的基础有些薄弱、创新的能力不够;产品的质量和可靠性能等不强;其功能部件存在这滞后性等。

1-1试述精密和超精密加工技术对发展国防和尖端技术的重要意义。

精密和超精密加工是国际竞争取得成功的关键技术。

许多现代技术产品需要高精度制造。

发展尖端技术，发展国防工业，发展微电子工业等都需要精密和超精密加工制造出来的仪器设备。

1-2从机械制造技术发展看，过去和现在达到怎样的精度可被称为精密和超精密加工精密加工：加工精度0.1～1um表面粗糙度Ra在0.02～0.1um超精密加工：加工精度高于0.1um表面粗糙度Ra小于0.01um1-3精密和超精密加工现在包括那些领域。

1）超精密切削（各种镜面）2）精密和超精密磨削研磨（集成电路基片和高精度磁盘）3）精密特种加工（电子束、离子束加工使美国超大规模集成电路线宽达到0.1um）1-4试展望精密和超精密加工技术的发展。

对精密和超精密加工技术给予足够的重视，投入较多的人力物力进行研究和发展，在生产中稳定纳米加工，扩大应用亚微米加工技术，并开始纳米级加工的试验研究，则在10～15年内有希望达到美国等先进国家的水平。

可先在某些单项技术上取得突破，逐步使我国的精密和超精密加工技术达到国际先进水平。

1-5我国的精密和超精密加工技术和发达国家相比情况如何与发达国家相比，仍有不少的差距。

不少精密机电产品尚靠进口。

有些靠老工人手艺，且报废高。

某些精密机电产品我国虽已能生产，但其中的核心关键部件仍需依靠进口，我国每年需进口大量尚不能生产的精密数控机床设备。

1-6我国要发展精密和超精密加工技术，应重点发展哪些方面的内容?1）超精密切削、磨削的基本理论和工艺2）超精密设备的关键技术、精度、动特性和热稳定性3）超精密加工的精度检测、在线检测和误差补偿4）超精密加工的环境条件；5）超精密加工的材料2-1金刚石刀具超精密切削有哪些应用范围?用于加工铝合金、无氧铜、黄铜、非电解镍等有色金属和某些非金属材料。

用于加工陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射镜、红外反射镜和红外透镜、雷达的波导管内腔、计算机磁盘、激光打印机的多面棱镜、复印机的硒鼓、菲尼尔透镜2-2金刚石刀具超精密切削的切削速度如何选择？根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性选取，即选择振动最小的转速。

精密加工和超精密加工的发展趋势和技术前沿1.向高精度、高效率方向发展随着科学技术的不断进步，对精度、效率、质量的要求愈来愈高，超精密加工技术就是要向加工精度的极限冲刺，应该说，这种极限是无限的，当前的目标是向纳米级进军，而现状是处于亚微米级水平。

图0-13表示了超精密加工理论基础和应用技术的发展，提出了量子技术、量子能量的利用，并将和太空技术联系起来。

2.向大型化、微型化方向发展由于航天航空等技术的发展，大型光电子器件要求大型超精密加工设备，如美国研制的加工直径为～4m的大型光学器件超精密加工机床。

由于微型机械、集成电路的发展，超精密加工技术向微型化发展，如微型传感器，微型驱动元件和动力装置、微型航空航天器件等。

3.向加工检测一体化发展由于超精密加工的精度很高，必须发展相应的检测技术才能适应其要求；同时，采用加工和检测独立进行的方法可能由于安装等误差而不能实现，因此，要采用在位检测方法，使加工检测一体化。

4.在线检测与误差补偿超精密加工的精度很高，影响因素多且复杂，进行在线检测、工况监控以确保加工质量及其稳定性是十分必要的。

由于超精密加工的精度很高，加工设备本身的精度有时很难满足要求，就要采用在线检测和误差补偿的方法来提高精度，保证加工质量的要求。

5.新型超精密加工方法的机理加工机理的研究是新技术的生长点，超精密加工机理涉及微观世界和物质内部结构，所利用的能源包括机、光、电、声、热、化、磁、原子等，十分广泛。

不仅可以采用分离去除加工，而且可以采用分层堆积加工方法；既可采取单独加工方法，更可采用复合加工方法。

加工机理的研究往往具有突破性。

6.新材料的研究新材料包括新的工具材料(切削、磨削)和被加工材料。

精密加工和超精密加工的被加工材料对其加工质量的影响极大，其化学成分、力学机械性能均有严格要求，亟待研究。

当前，精密加工和超精密加工在我国急需要研究的是实用化，将一些成熟或比较成熟的精密加工和超精密加工技术推广到实际中去，以提高加工技术的水平，使生产的机械产品质量更好、生产率更高。

机械创造业的发展前景机械创造业作为一个传统的领域已经发展了不少年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。

作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械创造业面临着严峻的挑战。

先进创造技术这个概念的提出为机械创造业的发展指明了方向。

虽然这个名词没有确定的定义，但目前公认的认识是：先进创造技术是传统创造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、创造、检测、管理、销售、使用、服务的创造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵便的生产，并取得理想技术经济效果的创造技术的总称。

它具有如下一些特点：1 ．从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要。

2 ．从强调专业化分工向含糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才干能够得到充分发挥。

3 ．从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节。

4 ．从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量。

5 ．从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。

6 ．机械创造技术的发展趋势可以概括为： (1)机械创造自动化。

(2)精密工程。

(3)传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。

下面对自动化技术赋予论述和展望。

机械创造自动化技术始终是机械创造中最活跃的一个研究领域。

也是创造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段。

机械创造自动化技术自本世纪20 年代浮现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。

综合自动化往往与计算机辅助创造、计算集成创造等概念相联系，它是创造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高创造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。

一、集成化计算机集成创造 (CIMS) 被认为是21 世纪创造企业的主要生产方式。

CIMS 作为一个由若干个相互联系的部份(分系统)组成，通常可划分为 5 部份：1 ．工程技术信息分系统包括计算机辅助设计(CAD)，计算机辅助工程分析(CAE)，计算机辅助工艺过程设计(CAPP)，计算机辅助工装设计(CATD)数控程序编制(NCP)等。