上海 200120
摘要：现代机械制造工艺与超精密微加工技术的应用对我国的机械制造业具有深远的影响。本文首先简要介绍了现代机械制造工艺与超精密微加工技术特征，随后分析了现代机械制造工艺与超精密微加工技术的应用，希望这些观点能够有效促进我国机械制造业的可持续健康发展。
关键词：现代机械制造；技术工艺；超精密微加工
随着我国经济的不断发展，我国的工业实现了繁荣的发展，国防领域、航空领域以及电子领域也发生了巨大的技术变革。微光电子器件制造技术、微电子制造技术、微机电系统制造技术等均属于超精密微机械制造技术，这些先进的超精密微机械制造技术在工业中都得到了广泛的应用。
1.超精密加工的特点
20世纪80年代末，超精密微机械制造技术逐渐兴起。随着机械技术的不断发展和完善，超精密微机械制造技术的加工精度和加工尺寸具备了非常高的精度。超精密加工具备很多特点，下文将对此进行详细地介绍。
第一，超精密加工在实施的过程中遵守进化加工的原则。而进化加工包括两种方式，一种是直接方式，另一种是间接方式。直接式加工主要适用于单件、小批量工件的生产加工。直接加工过程中使用的设备精度比工件的精度要低，为了满足工件精度的要求，在加工的过程中需要经过特殊的工艺处理。与此同时，间接式是在直接式的基础上生产第二代工作母机，然后再借助母件完成工件的批量生产和加工。间接式加工主要应用于批量生产。
第二，微量切削机理。切削工件的整个过程是在晶粒中完成的，和传统的切削工艺相比，晶粒比背吃刀量要大。
第三，一些新的方法和工艺被应用于超精密微机械制造加工过程中。随着工件加工技术的不断发展，微机械零件的加工要求不断提升。随着特种加工、复合加工等多种新方法的应用，有效的促进了加工精度。
第四，超精密加工形成了综合的制造工艺。超精密加工对于工件的材料、加工方法、设备以及测试手段等进行了综合的考虑，有效的提升了工件的加工质量，形成了系统化的加工制造工艺。第五，在超精密微机械制造技术应用的过程中结合了自动化技术。超精密加工有效的提升了产品设计的科学性，实现了产品检测、控制的自动化，提高了产品加工的质量与精度，保证了超精密加工的质量与效率。
2.现代机械制造工艺与超精密微加工技术的应用
2.1现代机械制造工艺的应用
机械制造是服务于各种动力机械、起重运输机械、纺织机械等设备的工业生产活动，随着我国社会主义市场经济的蓬勃发展和制造领域科研实力的不断增强，我国的现代机械制造工艺得到的不断的丰富和发展。
第一，气体保护焊焊接工艺，该工艺能够以电弧为热源，以气体为被焊接物体的保护介质，在保障焊接质量和效率的同时，抵御有害气体对机械的腐蚀，具有电流密度大、弧光强、温度高的特征，能够达到的良好的制造效果，最为典型是气体保护焊接工艺是二氧化碳保护焊。
第二，螺柱焊焊接工艺（TudWelding），该工艺是指在外力作用下，将金属螺柱或其他紧固件焊，接入工件上的焊接熔池进而形成焊接接头，其主要焊接方式为拉弧式和储能式，前者适用于重工业焊接，后者则更常应用于薄板焊接。
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第三，搅拌摩擦焊焊接工艺（FrictionStirWelding），该工艺主要通过通过焊头的高速旋转产生摩擦热与塑性变形热，进而实现制造材料之间连接，不需要消耗焊条、焊丝、焊剂及保护气体等焊接材料，设备简单，能耗低，功效高，具有良好的应用前景。
第四，电阻焊焊接工艺（ResistanceWelding），该工艺是指在正负电极之间置入被焊接物体，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热，实现金属工件的结合，该工艺的冶金过程简单，工件产生的变形与应力较小，机械化、自动化程度较高，目前被广泛应用与航空航天、家用电器等多个领域。
2.2超精密微加工技术的应用
精密加工技术属于先进制造技术。通常来说，在进行微米级、亚微米级零件加工的过程中才会使用精密加工技术。超精密加工技术的级别更高，当加工零件的尺寸在亚微米级以下时才会使用超精密加工技术。进行超精密加工技术研究，其主要的研究内容包括亚微米级以下的加工工艺、使用的加工设备、加工过程中所处的环境、加工过程中采用的原理等。
未来，随着微型电系统的不断发展，对微小零件形状的要求会越来越复杂，非硅材料三维复杂形状微小零件加工工艺还将会有所发展。目前，在三维形状微小零件加工的过程中采用的加工工艺主要是切削和磨削两种。但由于切削工艺在实践的过程中不好控制力度，因此在微小零件加工的过程中很少采用切削工艺。近年来，随着超精密微机械制造技术的不断发展，加工亚微米级微小零件已经不属于难点问题了。
3.超精密微机械制造中的关键技术
3.1微机械加工设备技术
近年来，国内外的许多国家都十分重视超精密微机械制造技术的发展与完善，而且取得了十分显著的成就。日本的微机械加工设备技术水平处于世界领先水平，有效地解决了超精密微机械工件在切削加工过程中遇到的问题，实现了在3D复杂曲面的机械自由加工。除此之外，德国的微切铣削技术的发展也处于世界领先水平，该种技术主要是用于淬火钢、硬铝材料等微型零件加工过程中。
3.2微切削加工技术
解决微切削加工技术发展过程中所遇到的问题具有十分重要的意义。第一，在进行微切削加工工艺研究时必须要掌握微切削工艺的相关参数和切削的机理，确保微切削工艺设计的合理性，从而使得机械产品的质量和精度都能达到要求。第二，微型切削加工过程是一个动态的、非线性的过程，因此加大对微切削力的预测工作具有十分重要的意义。在进行元件的切削时应当建立准确的模型，确定合理的最小切削极限，从而有效提升切削力预测的准确性，保证构建模型对于每种零件材料的适应性。第三，如果在切削过程中存在刀具变形、刀具刃口、弹塑性行为或者是刀具磨损等现象，会影响最小切削极限。因此，必须要综合考虑各种因素对最小切削极限的影响，从而有效提升微切削加工的准确性和有效性。
3.3三维微小零件的精密多功能测量系统
三维微小电子零件的测量系统主要包括五部分，分别为高精度微小型坐标测量机、超精密柔性位移系统、高精度数据采集系统、原子力探针侧头传感系统、误差补偿系统。首先，测量系统通过高精度激光干涉测量原理实现小空间范围内的在线测量和监测，从而作为微型机械、微型零件的几何尺度标准。其次，微尺度测量系统在进行三维坐标运动的过程中采用了柔性铰链四连杆，在进行长行程与小分辨能力驱动的过程中应用了螺旋形压电驱动装置。再次，在研究原子力微探针测头准接触力学模型时应用了原子力微探针测头技术。最后，三维微小零件的精密多功能测量系统可以实现原子力信息检测。
总结
总之，超精密微机械制造技术对于现代工业的发展具有重要作用，国内外对此都给予了高度的重视。现阶段，我国在超精密微机械制造技术方面的研究还要落后于国际先进水平。因此，应加大在相关方向研究的力度，促使该项技术向更加科学系统化的方向发展。
参考文献：
[1]于化东.超精密微机械制造技术研究进展[J].长春理工大学学报（自然科学版），2008，31（3）：1~8.
[2]宋涛.超精密微机械制造技术研究进展[J].中国机械，2014，（9）：128~128.
[3]郑颖.超精密微机械制造技术研究进展[J].科技风，2014，（13）：241~241.
论文作者:朱小强
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第25期
论文发表时间:2019/6/25
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