I. 기술 개요

초고속 가공 기술은 초경 재료를 사용하는 커터로 절삭 속도와 이송 속도를 크게 높여 재료 제거율, 가공 정밀도 및 가공 품질을 향상시키는 현대 가공 기술입니다.

초고속 머시닝의 절삭 속도 범위는 가공소재 재료와 절삭 방법에 따라 다릅니다. 현재 각종 재질의 초고속 컷의 절삭 속도 범위는 알루미늄 합금이 1, 600 m/min 을 초과했고 주철은 1, 500 m/min, 초내열 니켈 합금은 300m/min, 티타늄 합금으로 널리 인식되고 있다. 다양한 절삭 기술의 절삭 속도 범위는 선반가공 700-7000m/min, 밀링 300-6000m/min, 드릴링 200- 1 100m/min 입니다

초고속 가공 기술에는 초고속 절삭 및 연삭 기계 연구, 초고속 스핀들 단위 제조 기술, 초고속 이송 단위 제조 기술, 초고속 가공 공구 및 연마 제조 기술, 초고속 가공 온라인 자동 감지 및 제어 기술 등이 포함됩니다.

현재 초정밀 가공은 가공된 부품의 치수 정밀도가 0. 1μ m 보다 높고 표면 거칠기 ra 가 0.025μ m 미만이며 사용된 기계 위치 정확도의 해상도와 반복성이 0.0 1μ m 보다 높은 가공 기술, 즉 미크론 가공 기술이라고도 하며 나노 스케일 가공 기술로 발전하고 있습니다.

초정밀 가공 기술은 초정밀 가공 기계 연구, 초정밀 가공 장비 제조 기술 연구, 초정밀 가공 도구 및 연삭 기술 연구, 초정밀 측정 기술 및 오차 보정 기술 연구, 초정밀 가공 작업 환경 조건 연구 등을 주로 포함합니다.

둘째, 국내외 현황 및 발전 추세

1. 초고속 머시닝

공업화 국가들은 초고속 가공에 대한 연구가 일찍 시작되어 수준이 높다. 이 기술에서 선두 국가는 주로 독일 일본 미국 이탈리아 등이다.

초고속 가공 기술에서 초경량 재료 공구는 초고속 가공을 위한 전제 조건과 전제 조건이며 초고속 절삭 및 연삭 기술은 현대 초고속 가공 기술이며 고속 디지털 제어 기계 및 머시닝 센터는 초고속 가공을 위한 핵심 장비입니다. 현재 공구 재료는 탄소강, 합금 공구강에서 고속 강철, 경질 합금강, 세라믹 재료를 거쳐 합성 다이아몬드와 폴리결정질 다이아몬드 (PCD), 입방질화 붕소, 다결정 입방질화 붕소 (CBN) 로 발전했다. 공구 재료가 혁신됨에 따라 절삭 속도도 12m/min 에서 1200m/min 이상으로 향상되었습니다. 과거 사륜 재료는 주로 강옥 시리즈와 탄화 규소 시리즈 등이었다. 1950 년대에는 미국 G. E 가 먼저 금강석을 합성하는 데 성공했고, 60 년대에는 먼저 CBN 을 개발했다. 90 년대 도자기 또는 수지 결합제의 CBN 사륜과 금강석 사륜선 속도는 1.25m/s, 어떤 것은 1.50m/s, 단층도금 CBN 사륜은 250m/s 에 달할 수 있다.

초고속 절삭 기술 방면에서 1976 년에 미국 Vought 는 초고속 밀링을 개발하여 최고 회전 속도가 20000rpm 에 달했다. 특히 연방 독일 다임슈타트 공업대학 생산공학과 기계연구소 (PTW) 가 1978 부터 초고속 절삭 메커니즘을 체계적으로 연구하고 각종 금속과 비금속 재료에 대해 고속 절삭 실험을 했다는 점이 눈에 띈다. 연방 독일은 수십 개의 기업을 조직했고, 이 연구를 지원하기 위해 2000 만 개 이상의 마크를 제공했다. 1980 년대 중반 이후 상업용 초고속 절삭 기계가 계속 등장하면서 초고속 밀링 머신도 단일 초고속 밀링 머신에서 초고속 밀링 머신으로 발전했습니다. 스위스, 영국, 일본도 자신의 초고속 공작기를 내놓았다. 일본 히타치 정비기 HG400III 머시닝 센터 스핀들 최대 회전 속도는 36000-40000 r/min 이고 워크벤치 빠른 이동 속도는 36-40m/min 입니다. 미국 Ingersoll 의 HVM800 고속 머시닝 센터에서는 60m/min 의 이송 속도로 직선 모터를 사용합니다.

고속 및 초고속 연삭 기술 분야에서 사람들은 고속 및 초고속 연삭, 깊은 저속 이송 연삭, 깊은 고속 이송 연삭 (HEDG), 멀티 휠 연삭 및 멀티 휠 프레임 연삭과 같은 많은 고속 및 고효율 연삭 기술을 개발했습니다. 이러한 고속 고효율 연삭 기술은 지난 20 년 동안 크게 발전하고 적용되었습니다. 1983 년, 독일 그린콜 자동화사는 당시 세계 최초의 고출력 60kw CBN 사륜 연삭기를 제조했는데, 그 대 140- 160 m/s, 독일 아향공업대학 독일 Bosch 는 CBN 사륜으로 기어 톱니 윤곽을 고속으로 연마하고, 전기 도금 CBN 사륜 연삭 16MnCr5 의 기어 톱니 윤곽을 롤링 대신 사용하며, VS = 155m/s 는 Q 가 8/KLOC-0 에 달한다. 전기 도금 CBN 사륜을 사용하여 Vs 는 300m/s, Q'= 140 mm3/mm. s, 연마 시 일회용 클램프 10/0 급냉 베인 펌프 회전자, 1 회 연삭 회전자 슬롯, 가공소재 현재 일본 공업의 실제 연삭 속도는 이미 200m/s 에 이르렀으며, 미국 코네티컷 대학 연삭 연구센터의 1996 무심코 외원고속 연삭기에서 사륜의 최대 연삭 속도는 250m/s 에 달했다.

최근 몇 년 동안 우리나라는 고속과 초고속 가공의 각 핵심 분야에서도 고출력 고속 스핀들 단위, 고감속 직선 이송 모터, 세라믹 롤링 베어링 등 많은 연구를 했다. 그러나 전체 수준은 외국과 여전히 큰 차이가 있어 서둘러 따라잡아야 한다.

초정밀 가공

초정밀 가공 기술이 세계에서 선두를 달리고 있는 나라는 미국, 영국, 일본이다. 이들 국가의 초정밀 가공 기술은 전체 수준이 높을 뿐만 아니라 상용화 수준도 높다.

미국은 초정밀 가공 기술 연구를 시작한 최초의 국가이자 지금까지 세계 선두를 달리고 있는 나라다. 일찍이 1950 년대 말, 항공 우주 등 선진 기술의 발전으로 미국은 먼저 금강석 공구의 초정밀 절단 기술을 발전시켜' SPDT 기술' 또는' 마이크로인치 기술' (1 마이크로인치 = =0.025μ m) 이라고 부르며 상응하는 공기를 개발했다 레이저 융합경, 전술미사일, 유인우주선 가공을 위한 대형 구면 비구면 부품 등. 예를 들어 미국 LLL 연구소와 Y- 12 공장은 미국 에너지부의 지원을 받아 1983 년 7 월 대형 초정밀 금강석 선반 DTM-3 을 성공적으로 개발해 가장 큰 부품을 가공할 수 있을까? 2 100mm, 무게가 4500kg 인 레이저 핵융합용 각종 금속거울, 적외선 장치용 부품, 대형 천문망원경 (X 선 망원경 포함) 등이 있습니다. 이 기계의 가공 정밀도는 28nm (반지름) 의 모양 오차, 12.5nm 의 원형율과 평면도, 가공 표면 거칠기 Ra4.2nm 까지 도달할 수 있으며, 1984 년 우리 실험실에서 개발한 LODTM 초정밀 선반과 함께 지금까지

초정밀 가공 기술 분야에서는 영국 클랜필드 공대에 소속된 클랜필드 정밀공학연구소 (CUPE) 가 명성을 얻고 있다. 그것은 오늘날 세계 정밀 공학의 연구 센터 중 하나이며 영국의 초정밀 가공 기술 수준의 독특한 대표이기도 하다. 예를 들어, CUPE 에서 제조한 Nanocentre 는 초정밀 선반가공, 연삭 헤드 및 초정밀 연삭에 사용할 수 있습니다. 가공 가공소재의 형태 정밀도는 최대 0.65438 0 μ m, 표면 거칠기 Ra 입니다.

미국과 영국에 비해 초정밀 가공 기술에 대한 일본의 연구는 늦게 시작되었지만 초정밀 가공 기술은 오늘날 세계에서 가장 빠르게 성장하고 있습니다. 일본의 연구 중점은 미국과 다르다. 전자는 민간제품의 응용에 중점을 두고, 후자는 첨단 국방기술의 발전에 초점을 맞추고 있다. 이에 따라 일본은 소리, 빛, 이미지, 사무용품에 사용되는 소형 및 초소형 전자, 광학 부품의 초정밀 가공 기술에 있어서 미국을 능가하기도 한다.

중국의 초정밀 가공 기술은 70 년대 말에 큰 발전을 이루었고, 80 년대 중반에는 세계 일류 초정밀 기계와 부품이 등장했다. 베이징 공작기계 연구소는 중국이 초정밀 가공 기술을 연구하는 주요 단위 중 하나로, 다양한 유형의 초정밀 기계, 부품 및 관련 고정밀 검사 기기를 개발했습니다. 정확도가 0.025μ m 인 정밀 베어링, JCS-027 초정밀 선반, JCS-03 1 초정밀 밀링 머신, JCS-035 초정밀 선반, 초정밀 선반 수치 제어 시스템, 복사기 포토컨덕터 드럼 가공기, 적외선 303 연구소 등 하공대가 다이아몬드에 있습니다 칭화대는 집적 회로 초정밀 가공 설비, 디스크 가공 및 검사 장비, 미세 변위 워크벤치, 초정밀 벨트 연마 마감, 다이아몬드 마이크로파우더 사륜 초정밀 연삭, 비원형 단면 초정밀 절단 등에 대해 심도 있는 연구를 진행했다. , 해당 제품도 나왔다. 이 밖에 중과원 장춘광기소, 화중과학기술대, 심양 제 1 기계공장, 청두공구연구소, 국방과학기술대 등이 모두 이 방면의 연구를 진행하며 뚜렷한 성과를 거두었다. 그러나 전반적으로 초정밀 가공의 효율성, 정밀도 및 신뢰성, 특히 사양 (대형) 및 기술 지원 측면에서 중국은 실제 생산 요구 사항에 비해 외국과 상당한 차이가 있습니다.

초정밀 가공 기술의 발전 추세는 더욱 정확하고 효율적인 방향으로 나아가는 것입니다. 대형화 소형화 방향으로 발전하다. 가공 및 테스트 통합 개발 다기능 모듈 식 방향으로 공작 기계 개발; 초정밀 가공에 적합한 새로운 원리, 새로운 방법 및 새로운 재료를 끊임없이 탐구하다. 265438+20 세기의 첫 10 년은 초정밀 가공 기술이 나노 가공 기술을 달성하고 완성하는 중요한 10 년이 될 것이다.

셋. 10 번째 5 개년 계획의 목표와 주요 연구 내용

1. 목표

초고속 가공은 2005 년까지 기본적으로 산업응용, 스핀들 최고 속도 15000r/min, 이송 속도 40-60m/min, 사륜 연삭 속도100-/Kloc- 초정밀 가공은 기본적으로 서브 마이크론 가공을 실현하고 나노 가공 기술의 응용 연구를 강화하여 90 년대 초 국제 수준에 이르렀다.

2. 주요 연구 내용

(1) 초고속 절삭 연삭 메커니즘 연구 초고속 절삭 및 연삭 공정, 다양한 절삭 및 연삭 현상, 다양한 가공 재료 및 다양한 공구, 연마제의 초고속 절삭 및 연삭 성능, 초고속 절삭 및 연삭에 대한 프로세스 매개변수 최적화에 대한 체계적인 연구가 수행되었습니다.

(2) 초고속 스핀들 유닛 제조 기술 연구. 스핀들 재료, 구조 및 베어링 연구 개발; 스핀들 시스템 동적 특성 및 열 성능 연구: 유연한 스핀들 및 베어링 탄성 지지 기술 연구: 스핀들 시스템 윤활 및 냉각 기술 연구: 스핀들 다목적 최적화 설계 기술 및 가상 설계 기술 연구 스핀들 공구 교환 기술 연구.

(3) 초고속 이송 장치의 제조 기술 연구. 고속 위치 칩 링 개발: 정밀 AC 서보 시스템 및 모터 연구: 시스템 관성과 서보 모터 매개변수 일치 관계에 대한 연구: 기계 구동 체인 정적 동적 강성 연구: 가속 감속 제어 기술 연구: 정밀 볼 스크류 및 대형 와이어 바 개발.

(4) 초고속 가공용 공구, 연마제 및 재료의 연구. 각종 초고속 가공용 공구와 연마재 (가공하기 어려운 재료 포함) 및 제조 기술을 연구하여 공구 절삭 속도가 외국 선진국의 90 년대 말 수준에 도달하고 연마제 연삭 속도가 150 m/s 이상에 이를 수 있도록 합니다.

(5) 초고속 가공 시험 기술 연구. 초고속 가공 기계의 스핀들 단위, 이송 단위 시스템, 기계 지지 및 보조 단위 시스템과 같은 기능 부품 및 구동 제어 시스템의 모니터링 기술, 초고속 가공에서 공구와 연마제의 마모 및 손상, 연마제의 손질 및 가공소재 가공 정밀도 및 가공 표면 품질의 온라인 모니터링 기술을 연구했습니다.

(6) 초정밀 가공 메커니즘 연구. "진화 가공" 과 "초월 가공" 의 메커니즘 연구: 미시 표면 무결성 연구; 초정밀 범주에서 가공된 재료와 공구 및 연마재를 포함한 다양한 재료의 가공 프로세스, 현상, 성질 및 프로세스 매개변수를 연구합니다.

(7) 초정밀 가공 장비 제조 기술 연구. 나노 초정밀 선반 공학화 연구: 초정밀 연삭기 연구: 샤프트, 레일 쌍, 디지털 서보 시스템, 미세 변위 장치 등 주요 기초 부품 연구 초정밀 공작 기계 부품 제조 기술 연구

(8) 초정밀 가공 공구, 연마 및 선명 화 기술 연구. 금강석 공구 및 연삭 기술, 금강석 분말 사륜 및 그 손질 기술에 대한 연구.

(9) 정밀 측정 기술 및 오차 보상 기술 연구. 나노 미터 기준 및 전달 시스템 구축 나노 미터 측정 장비 연구; 공간 오차 보상 기술 연구: 측정 통합 기술 연구.

(10) 초정밀 가공 작업 환경 조건 연구. 초정밀 측정, 온도 제어 시스템 및 진동 저감 기술 연구; 초정밀 정화 설비, 신형 전용 부스러기 장치 및 관련 기술 연구

당신을 도울 수 있기를 바랍니다. 하하!

본인은 정밀 기계 생산 및 금형 가공에 종사하고 있으며, 주소는 출처:/data/200108/1_ 20010803 _ 993 입니다