منذ أن أدرجت الصين "تصنيع المعدات" كاستراتيجية تنمية وطنية ، حققت صناعة تصنيع المعدات في الصين تطوراً سريعاً.لقد قفزت القدرة التصنيعية للعديد من المعدات الكبيرة إلى المستوى المتقدم في العالم ، بل وأصبحت أعلى مستوى في العالم.الصناعة ككل ما زالت متخلفة ، وتخلفها يكمن في تخلف التصنيع الدقيق.
تعد تقنية الآلات فائقة الدقة تقنية داعمة مهمة للحرب الحديثة ذات التقنية العالية ، وهي الأساس لتطوير صناعات التكنولوجيا الفائقة الحديثة والعلوم والتكنولوجيا ، واتجاه تطوير علوم التصنيع الحديثة.
يعتمد تطوير العلوم والتكنولوجيا الحديثة على التجارب ، وتقريبًا لا تتطلب جميع الأدوات والمعدات التجريبية المطلوبة دعمًا لتقنية المعالجة فائقة الدقة.من التصنيع الكلي إلى التصنيع الصغير ، أحد اتجاهات التطوير المستقبلية للصناعة التحويلية ، دخلت الآلات فائقة الدقة الحالية في نطاق النانو ، وأصبح التصنيع بالنانو موضوعًا في طليعة الآلات فائقة الدقة.تولي الدول المتقدمة في جميع أنحاء العالم أهمية كبيرة لذلك.
مرحلة تطوير الآلات فائقة الدقة
تعتمد المعالجة الفائقة الدقة الحالية على فرضية عدم تغيير الخصائص الفيزيائية لمادة قطعة العمل للحصول على دقة الشكل النهائية ، ودقة الأبعاد ، وخشونة السطح ، وسلامة السطح (لا يوجد ضرر أو ضرر ضئيل للغاية للسطح ، بما في ذلك التشققات الدقيقة والعيوب الأخرى ، الإجهاد المتبقي ، التغيير التنظيمي) كهدف.
محتوى البحث الخاص بالآلات فائقة الدقة ، أي العوامل المختلفة التي تؤثر على دقة الآلات فائقة الدقة تشمل: آلية تصنيع فائقة الدقة ، مواد معالجة ، معدات تصنيع فائقة الدقة ، أدوات تصنيع فائقة الدقة ، معالجة فائقة الدقة التركيبات ، والكشف عن الآلات فائقة الدقة وتعويض الأخطاء ، وبيئة التشغيل فائقة الدقة (بما في ذلك درجة الحرارة الثابتة ، وعزل الاهتزاز ، والتحكم النظيف ، وما إلى ذلك) وتكنولوجيا التصنيع فائقة الدقة.لفترة طويلة ، أجرى العلماء في الداخل والخارج بحثًا منهجيًا حول هذه المحتويات.لقد مر تطوير الآلات فائقة الدقة بالمراحل الثلاث التالية.
1) من الخمسينيات إلى الثمانينيات ، أخذت الولايات المتحدة زمام المبادرة في تطوير تقنية تصنيع فائقة الدقة ممثلة بقطع الماس أحادي النقطة ، والذي تم استخدامه لمعالجة مرايا الانصهار بالليزر واسعة النطاق ، والأجزاء الكروية وغير الكروية في الفضاء والدفاع الوطني وعلم الفلك وغيرها من المجالات..
2) من الثمانينيات إلى التسعينيات ، دخلت المرحلة الأولى من التطبيق في الصناعة الخاصة.قام Moore و Pretek في الولايات المتحدة و Toshiba و Hitachi في اليابان و Cranfield في أوروبا ، بدعم من الحكومة ، بتسويق معدات تصنيع فائقة الدقة وبدأت في استخدامها في تصنيع العدسات البصرية الدقيقة المدنية.لا تزال معدات الخراطة المفردة فائقة الدقة نادرة ومكلفة ، ويتم تخصيصها بشكل أساسي في شكل آلات خاصة.خلال هذه الفترة ، ظهرت أيضًا تقنية طحن الماس فائقة الدقة وآلات الطحن التي يمكنها معالجة المعادن الصلبة والمواد الصلبة والهشة ، ولكن لا يمكن مقارنة كفاءة معالجتها بمخارط الماس.
3) بعد التسعينيات ، نضجت تكنولوجيا الآلات المدنية فائقة الدقة تدريجياً.مدفوعة بصناعات مثل السيارات والطاقة والمعدات الطبية والمعلومات والإلكترونيات الضوئية والاتصالات ، تُستخدم تقنية الآلات فائقة الدقة على نطاق واسع في معالجة العدسات البصرية شبه الكروية والقوالب فائقة الدقة ورؤوس محركات الأقراص وركائز القرص وركائز أشباه الموصلات وغيرها القطع.نظرًا لأن التقنيات ذات الصلة لمعدات الآلات فائقة الدقة ، مثل مكونات المغزل الدقيقة ، وأدلة التدحرج ، وأدلة الضغط الثابت ، ومحركات التغذية الدقيقة ، وأنظمة التحكم العددي الدقيقة ، وأنظمة الفحص الدقيق بالليزر ، أصبحت معدات الآلات فائقة الدقة تنضج تدريجياً إنتاج شائع في الصناعة.معدات.بالإضافة إلى ذلك ، تقترب دقة الجهاز تدريجياً من مستوى النانومتر ، وأصبح نطاق حجم قطع العمل التي يمكن معالجتها أكبر ، وأصبح التطبيق أكثر شمولاً.مع تطور تقنية التحكم العددي ، ظهرت أيضًا تقنية الطحن الخماسي فائقة الدقة والقطع الطائر.يمكن بالفعل معالجة الأجزاء المعقدة مثل الأسطح شبه الكروية غير المحورية.
تطوير الآلات الأجنبية فائقة الدقة
تعتبر الولايات المتحدة والمملكة المتحدة واليابان من الدول الرائدة عالميًا في تكنولوجيا التصنيع فائقة الدقة.لا تتمتع تقنية التصنيع فائقة الدقة في هذه البلدان بمستوى إجمالي عالٍ من المجموعات الكاملة فحسب ، بل تتمتع أيضًا بدرجة عالية جدًا من التسويق التجاري.
لم تقم الولايات المتحدة بتطوير تقنية القطع فائقة الدقة لأدوات الماس في الخمسينيات من القرن الماضي ، والتي تسمى "تقنية SPDT" (خراطة أحادية النقطة Dia-mond) أو "تقنية micro-inch" (1 ميكرو بوصة = 0.025 ميكرومتر) ، و تم تطوير المحمل الهوائي المقابل. تُستخدم أداة الآلة فائقة الدقة للمحور الرئيسي لمعالجة الأجزاء الكروية والشبه الكروية الكبيرة لمرايا الانصهار بالليزر والصواريخ التكتيكية والمركبات الفضائية المأهولة.
فيما يتعلق بأدوات الماكينات فائقة الدقة على نطاق واسع ، نجح المختبر الوطني LLL في الولايات المتحدة في تطوير مخارط ماس كبيرة الحجم فائقة الدقة في عام 1986: أحدهما عبارة عن مخرطة ماسية أفقية DTM-3 بقطر تصنيع يبلغ 2.1 متر والآخر يبلغ قطره بالقطع 1.65 م.مخرطة الماس الضوئية الكبيرة العمودية LODTM.من بينها ، يتم التعرف على مخرطة الماس البصرية الكبيرة العمودية LODTM كأداة آلة فائقة الدقة بأعلى دقة في العالم.طورت الولايات المتحدة لاحقًا آلة طحن دقيقة ذات 6 محاور باستخدام الحاسب الآلي لطحن المرايا البصرية الكبيرة بدقة.
يعد معهد كرانفيلد للهندسة الدقيقة (CUPE) ، الذي ينتمي إلى معهد كرانفيلد للتكنولوجيا في المملكة المتحدة ، ممثلًا فريدًا لمستوى تقنية الآلات البريطانية فائقة الدقة.على سبيل المثال ، يمكن لمركز Nanocentre (مركز المعالجة بالنانو) الذي تنتجه CUPE أن يقوم بإجراء خراطة فائقة الدقة برأس طحن وطحن بدقة فائقة.يمكن أن تصل دقة شكل قطعة العمل المعالجة إلى 0.1 ميكرومتر ، وخشونة السطح Ra <10 نانومتر.
نجح مركز Cranfield للقطع الدقيقة في تطوير آلة طحن CNC متعددة الوظائف ثلاثية الإحداثيات OAGM-2500 في عام 1991 (مساحة الطاولة 2500 مم × 2500 مم) ، والتي يمكنها معالجة (الطحن ، التدوير) وقياس الأسطح ذات الشكل الحر بدقة.تتبنى أداة الآلة طريقة ربط قطع العمل ، ويمكنها أيضًا معالجة المرايا الكبيرة التي يبلغ قطرها 7.5 متر في التلسكوبات الفلكية.
بالمقارنة مع الولايات المتحدة والمملكة المتحدة ، بدأت أبحاث اليابان حول تكنولوجيا الآلات فائقة الدقة في وقت متأخر نسبيًا ، لكنها الدولة الأسرع نموًا في العالم في مجال تكنولوجيا الآلات فائقة الدقة.
تطوير الآلات فائقة الدقة في الصين.
لفترة طويلة من الزمن في الماضي ، بسبب قيود الحظر المفروضة على الدول الغربية ، كان استيراد بلدي للأدوات الآلية فائقة الدقة الأجنبية مقيدًا بشدة.ومع ذلك ، عندما تم تطوير أداة آلة CNC فائقة الدقة الخاصة ببلدي بنجاح في عام 1998 ، رفعت الدول الغربية على الفور الحظر المفروض على بلدنا ، واستورد بلدي الآن عددًا من أدوات الآلات فائقة الدقة.
معهد بكين لبحوث الأدوات الآلية في بلدي ، ومعهد أبحاث آلات الطيران الدقيقة (الطيران 303) ، ومعهد هاربين للتكنولوجيا ، والجامعة الوطنية لتكنولوجيا الدفاع ووحدات أخرى قادرة الآن على إنتاج عدة أنواع من أدوات ماكينات CNC فائقة الدقة.
معهد بكين لبحوث الأدوات الآلية هو أحد الوحدات الرئيسية التي تجري أبحاثًا حول تكنولوجيا الآلات فائقة الدقة في الصين.لقد طورت أنواعًا مختلفة من أدوات الماكينة فائقة الدقة والمكونات وأدوات الاختبار عالية الدقة ذات الصلة ، مثل المحامل الدقيقة بدقة 0.025 ميكرون ، مخرطة فائقة الدقة JCS -027 ، طحن فائق الدقة JCS-031 آلة ، مخرطة فائقة الدقة JCS-035 ، نظام CNC مخرطة فائقة الدقة ، أداة آلة معالجة أسطوانة حساسة للضوء لآلة التصوير ، مرآة ليزر عالية الطاقة بالأشعة تحت الحمراء ، ميكرومتر إزاحة اهتزاز فائق الدقة ، إلخ. لقد وصلت إلى الرائد المحلي والعالمي مستوى متقدم.
مخرطة NAM-800 nano CNC هي أحدث جيل من أدوات آلة التصنيع على نطاق النانو لمعهد أبحاث أدوات الآلات في بكين.إنها الوحدة المثالية لتقنية التحكم العددي اليوم وتكنولوجيا المؤازرة وتكنولوجيا التصنيع الميكانيكي.توفر أداة الآلة هذه طريقة معالجة جيدة للتطور العلمي والتكنولوجي الأكثر تقدمًا في بلدي.
أجرت وزارة صناعة الطيران 303 بحثًا متعمقًا وإنتاج منتجات في مغازل فائقة الدقة ، وآلات قياس تنسيق الجرانيت ، إلخ.
أجرى معهد هاربين للتكنولوجيا بحثًا مثمرًا حول قطع الألماس فائق الدقة ، وتوجيه الكريستال وشحذ أدوات الماس ، وتقنية خلع الملابس بالتحليل الكهربائي عبر الإنترنت لعجلات طحن المسحوق الماسي.
أجرت جامعة Tsinghua أبحاثًا متعمقة حول معدات تصنيع الدوائر المتكاملة فائقة الدقة ، ومعدات معالجة القرص والاختبار ، وطاولة الإزاحة الدقيقة ، وطحن وتلميع حزام جلخ فائق الدقة ، وطحن فائق الدقة لعجلات طحن مسحوق الماس ، و قطع دقيق للمقاطع غير الدائرية.البحث والمنتجات المقابلة تخرج.
بالإضافة إلى ذلك ، معهد تشانغتشون للبصريات ، والميكانيكا الدقيقة والفيزياء ، والأكاديمية الصينية للعلوم ، وجامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا ، ومصنع شنيانغ رقم 1 للأدوات الآلية ، ومعهد تشنغدو لأبحاث الأدوات ، والجامعة الوطنية لتكنولوجيا الدفاع ، إلخ. في هذا المجال ، وحققت نتائج ملحوظة.
ولكن بشكل عام ، لا تزال هناك فجوة كبيرة بين الصين والدول الأجنبية من حيث الكفاءة والدقة والموثوقية ، وخاصة المواصفات (الحجم الكبير) والدعم الفني لأدوات الآلات فائقة الدقة ، مقارنة بمتطلبات الإنتاج الفعلية..بالإضافة إلى ذلك ، كانت المعالجة الدقيقة للأسطح المنحنية المعقدة دائمًا حاجزًا أمام تطوير الصناعة التحويلية في بلدي ، ويرتبط تطوير الصناعة التحويلية بالتنمية طويلة الأجل للاقتصاد الوطني ، ويتم إجراء الكثير من الأبحاث لا تزال هناك حاجة.
اتجاه تطوير الآلات الدقيقة.
1. دقة عالية وكفاءة عالية.
الدقة العالية والكفاءة العالية هي الموضوعات الأبدية للآلات فائقة الدقة.بشكل عام ، فإن معالجة المواد الكاشطة الثابتة تتبع باستمرار دقة المعالجة للحبوب الكاشطة الحرة ، بينما تستمر معالجة الحبوب الكاشطة المجانية في متابعة كفاءة المعالجة الكاشطة الثابتة.على الرغم من أن تقنيات المعالجة فائقة الدقة الحالية مثل CMP و EEM يمكن أن تحصل على جودة سطح عالية للغاية وسلامة السطح ، إلا أنها مضمونة على حساب كفاءة المعالجة.على الرغم من أن تقنية القطع والطحن فائقة الدقة تتمتع بكفاءة معالجة عالية ، إلا أنها لا تستطيع الحصول على دقة المعالجة مثل CMP و EEM.إن هدف الباحثين في مجال الآلات فائقة الدقة هو استكشاف طريقة تصنيع يمكن أن تأخذ في الاعتبار الكفاءة والدقة.يعكس ظهور طرق المعالجة الكاشطة شبه الثابتة هذا الاتجاه.من ناحية أخرى ، هو ولادة طرق المعالجة المركبة مثل الطحن المغناطيسي الكهربائي ومعالجة التدفق الكاشطة المغناطيسية.
2. تكامل العملية.
تميل المنافسة اليوم بين الشركات إلى أن تكون شرسة ، وأصبحت كفاءة الإنتاج العالية بشكل متزايد شرطًا لبقاء الشركات.في هذا السياق ، كانت هناك دعوات إلى "الطحن بدلاً من الطحن" أو حتى "الطحن بدلاً من الرمي".من ناحية أخرى ، هناك اتجاه متزايد نحو استخدام آلة واحدة لعمليات متعددة (مثل الخراطة ، والحفر ، والطحن ، والطحن ، والتشطيب).
3. على نطاق واسع ومصغر.
من أجل معالجة الأجهزة الإلكترونية الضوئية واسعة النطاق (مثل المرايا على التلسكوبات الفلكية واسعة النطاق) المطلوبة في مجالات الطيران والفضاء والفضاء وغيرها من المجالات ، من الضروري إنشاء معدات معالجة فائقة الدقة على نطاق واسع.من أجل معالجة الأجهزة الدقيقة (مثل المستشعرات الدقيقة ومكونات المحرك الصغير وما إلى ذلك) المطلوبة في مجالات الآلات الإلكترونية الدقيقة والمعلومات الإلكترونية الضوئية ، يلزم وجود معدات تصنيع فائقة الدقة (ولكن هذا لا يعني أن معدات الآلات الدقيقة المصغرة ضرورية لمعالجة قطع العمل الصغيرة المصغرة).
تكنولوجيا الآلات فائقة الدقة تبشر بعصر مزدهر.لقد تم إحراز تقدم كبير في قطع فائقة الدقة ، وطحن فائق الدقة ، وتكنولوجيا طحن وتلميع فائقة الدقة.بعد المعالجة ، يمكن أن تصل دقة سطح قطع العمل إلى مستوى نانومتر أو دون نانومتر ، وأصبحت طرق المعالجة أكثر تنوعًا.في إنتاج وتصنيع مستشعرات مقياس التدفق ، من أجل تحقيق قياس عالي الدقة للمنتجات ، تضمن تكنولوجيا المعالجة الدقيقة دقة تصنيع المنتجات.
اتصل شخص: Mr. Frank Li
الهاتف :: 86-15989457573