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納米級高效研磨加工技術(shù)主要采用固著磨料高速研磨加工方法。固著磨料高速研磨與傳統(tǒng)的散粒磨料研磨不同,其磨料的密度分布是可控的。利用固著磨料研磨的這一特點(diǎn),根據(jù)工件磨具間的相對運(yùn)動軌跡密度分布,合理地設(shè)計磨具上磨料密度分布,以使磨具在研磨過程中所出現(xiàn)的磨損不影響磨具面型精度,從而顯著提高工件的面型精度,并且避免修整磨具的麻煩。
簡要技術(shù)本項(xiàng)目將固著磨料高速研磨技術(shù)與磨具保型磨損理論和工件均勻研磨加工技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了納米級高效研磨加工,從而提高我國機(jī)械加工技術(shù)水平,特別是超精密加工技術(shù)水平。
納米級高效研磨加工技術(shù)主要適合應(yīng)用于單平面和雙平面的超精密研磨加工,其加工精度要求達(dá)到納米級水平。該技術(shù)主要是采用固著磨料高速研磨加工技術(shù),固著磨料高速研磨與傳統(tǒng)的散粒磨料研磨不同,其磨料的密度分布是可控的。利用固著磨料研磨的這一特點(diǎn),根據(jù)工件磨具間的相對運(yùn)動軌跡密度分布,合理地設(shè)計磨具上磨料密度分布,以使磨具在研磨過程中所出現(xiàn)的磨損不影響磨具面型精度,從而顯著提高工件的面型精度,并且避免修整磨具的麻煩。在平面固著磨料研磨中,磨具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是主運(yùn)動,工件的運(yùn)動是輔助運(yùn)動。在大部分情況下,工件是浮動壓在磨具上,其運(yùn)動規(guī)律是未知的。因此,要對工件受力進(jìn)行分析,才能求出其受力狀態(tài)及運(yùn)動規(guī)律。取工件為整個研磨系統(tǒng)的分離體,建立工件受力平衡微分方程,求解該方程就能得到工件的運(yùn)動規(guī)律。一旦掌握了磨具和工件的運(yùn)動規(guī)律,就可以求出它們間的相對運(yùn)動及相對運(yùn)動軌跡密度分布。從而根據(jù)工件相對磨具的運(yùn)動軌跡密度分布,設(shè)計磨具上磨料密度分布,使得磨具在磨損后不喪失原有的面型精度,這就保證了工件的面型精度。
本項(xiàng)目在原有的單平面磨具保型磨損理論的基礎(chǔ)上,開發(fā)出工件均勻研磨技術(shù),從而進(jìn)一步提高了工件的面型精度,同時還建立了固著磨料雙平面高速研磨磨具保型磨損理論,研制了雙平面高速研磨機(jī)
,并進(jìn)行了固著磨料雙平面高速研磨加工實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)完善了有關(guān)加工工藝和研磨機(jī),實(shí)現(xiàn)了對工件的兩個平行表面同時進(jìn)行高速研磨加工。本項(xiàng)目還研究了固著磨料高速研磨中工件加工表面的形成規(guī)律,探討了有關(guān)研磨參數(shù)對工件加工表面的影響規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高了工件的表面質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)了低成本、高效率的納米級研磨加工,工件已加工表面粗糙度達(dá)0.88nm。
應(yīng)用前景研磨是超精密加工中一種重要加工方法,其優(yōu)點(diǎn)是加工精度高,加工材料范圍廣。但傳統(tǒng)研磨存在加工效率低、加工成本高、加工精度和加工質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn),這使得傳統(tǒng)研磨應(yīng)用受到了一定限制。本項(xiàng)目解決了傳統(tǒng)研磨存在的絕大部分缺點(diǎn),提高了研磨技術(shù)水平,在保證研磨加工精度和加工質(zhì)量(達(dá)到了納米級)的同時,還顯著降低加工成本,提高加工效率,使研磨技術(shù)進(jìn)一步實(shí)用化,有利于研磨技術(shù)的推廣應(yīng)用,促進(jìn)了我國精密加工技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)步,增強(qiáng)我國在加工制造領(lǐng)域的競爭實(shí)力,特別是對振興東北老工基地具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
先進(jìn)加工制造業(yè)和光電子產(chǎn)業(yè)都是我省的特色產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),也是我省今后重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè),研磨加工技術(shù)對這兩個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都具有重要作用。本項(xiàng)目開發(fā)的納米級高效研磨加工技術(shù)在加工效率、加工成本、加工質(zhì)量和加工精度上具有明顯的優(yōu)勢,具有很好的應(yīng)用前景。
目前,項(xiàng)目組研制出的采用本項(xiàng)新技術(shù)的研磨加工機(jī)床,即新型高速研磨機(jī)。由于性能先進(jìn),有關(guān)的研磨機(jī)樣機(jī)已在國內(nèi)十幾家單位得到了應(yīng)用,而且還兩次出口到澳大利亞,受到了國內(nèi)外用戶的普遍好評。但目前本項(xiàng)技術(shù)僅限于用于個別件的加工中,應(yīng)用得還不夠普遍,還應(yīng)進(jìn)一步完善加工工藝,優(yōu)化研磨工藝參數(shù),擴(kuò)大研磨加工范圍;還要完善研磨機(jī),提高研磨機(jī)性能,改進(jìn)研磨機(jī)造型,使其達(dá)到實(shí)用化、商品化的程度,以便更廣泛地推廣應(yīng)用。
這種研磨機(jī)市場需求量很大,達(dá)數(shù)萬臺,年需求量達(dá)數(shù)千臺,每臺平均成本為4萬元,每臺平均售價為8萬元,平均每臺毛利潤為4萬元,毛利潤率為50%%。按年銷售1000臺計,年產(chǎn)值為8000萬元,年毛利潤為4000萬元。由此可見本項(xiàng)目研制的研磨機(jī)具有很好的市場前景。
為更好地推廣應(yīng)用新型研磨機(jī),要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹性嚕c企業(yè)結(jié)合,建立相應(yīng)的生產(chǎn)基地,進(jìn)行批量生產(chǎn)。同時還要利用企業(yè)的銷售渠道和銷售手段,加大宣傳力度,擴(kuò)大新型研磨的銷售量。
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