什么是精密制造技术

一、技术概述
    精密制造技术是指零件毛坯成形后余量小或无余量、零件毛坯加工后精度达亚微米级的生产技术总称。它是近净成形与近无缺陷成形技术、超精密加工技术与超高速加工技术的综合集成。
    近净成形与近无缺陷成形技术改造了传统的毛坯成形技术，使机械产品毛坯成形实现由粗放到精化的转变，使外部质量作到无余量或接近无余量，内部质量作到无缺陷或接近无缺陷，实现优质、高效、轻量化、低成本的成形。该项技术涉及到铸造成形、塑性成形、精确连接、热处理改性、表面改性、高精度模具等专业领域。
    超精密加工技术是指被加工零件的尺寸精度高于0．1µm，表面粗糙度Ra小于0．025µm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0．01µm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。
    超精密加工技术主要包括：超精密加工的机理，超精密加工的设备制造技术，超精密加工工具及刃磨技术，超精密测量技术和误差补偿技术，超精密加工工作环境条件。
    超高速加工技术是指采用超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。
    超高速加工的切削速度范围因不同的工件材料、不同的切削方式而异。目前，一般认为，超高速切削各种材料的切速范围为：铝合金已超过1600m/min，铸铁为1500m/min，超耐热镍合金达300m/min，钛合金达150～1000m/min，纤维增强塑料为2000～9000m/min。各种切削工艺的切削速度范围为：车削700～7000m/min，铣削300～6000m/min，钻削200～1100m/min，磨削250m/s以上等等。
    超高速加工技术主要包括：超高速切削与磨削机理，超高速主轴单元制造技术，超高速进给单元制造技术，超高速加工用刀具与磨具制造技术，超高速加工在线自动检测与控制技术等。
    二、现状及国内外发展趋势
    1．技术发展趋势
    近净成形与近无缺陷成形技术在下世纪初有以下发展趋势：
    （1）近净成形技术生产的成形件精度会进一步提高，可以做出形状更加复杂的成形件，更加接近于净成形。
    （2）近净成形技术会不断有新发展，一方面原来的工艺方法会得到不断改进提高，另一方面综合利用各种成形手段会出现新的复合成形新工艺。
    （3）随着新材料的出现，不少材料用传统加工方法很难加工，从而推动了新材料近净成形技术的发展。
    （4）计算机的发展、非线性问题计算方法的发展，推动了非线性有限元等技术发展，使数值模拟技术由学校、研究单位走向工厂，将广泛用于成形工艺分析，并且将由宏观模拟进一步向微观的组织模拟和质量预测方向发展。
    （5）解决自动化大批量生产与用户对产品个性化要求的矛盾，生产过程的柔性化将会得到发展。
    （6）由于高效、节能、节材带来的材料和资源的节约和有效利用、成形技术和装备的进步、无污染工艺材料的采用，使成形技术由污染大户转变为清洁生产技术。
    超精密加工技术的发展趋势是：向更高精度、更高效率方向发展；向大型化、微型化方向发展；向加工检测一体化方向发展；机床向多功能模块化方向发展；不断探讨适合于超精密加工的新原理、新方法、新材料。21世纪初十年将是超精密加工技术达到纳米加工技术的关键十年。
    在超高速加工技术中，刀具材料已从碳素钢和合金工具钢，经历高速钢、硬质合金钢、陶瓷材料，发展到人造金刚石及聚晶金刚石（PCD）、立方氮化硼及聚晶立方氮化硼（CBN）；切削速度亦随着刀具材料创新而从以前的12m/min提高到1200m/min以上。因此有人认为，随着新刀具（磨具）材料的不断发展，每隔十年切削速度要提高一倍，亚音速乃至超声速加工的出现不会太遥远了。
    2．国内外现状
    工业发达国家的近净成形技术在近20多年来有很大发展，已经成为机械制造业主要的制造技术，在铸造、锻压、焊接、热处理和表面改性方面都已占据了总产量的主要地位。在我国近净成形技术在整个成形生产中比重还比较低，成形件精度总体平均要比国外低1～2个等级，一些先进的近净成形技术在我国只有少数企业采用，一些复杂难成形件我国还不能生产，部分先进成形设备、机械手和机器人、很大一部分高水平自动化生产线建线技术，我国还不能全部立足国内，因而总体水平上要比先进国家落后15～25年。每一个专业方向上，国外近20年来都出现了一批新技术，有一些我们还没有掌握，有一些虽然做了试验研究，还没有用于生产。
    过去人们往往侧重于单项技术的发展和应用研究，今天市场竞争激烈，人们为了更好更经济成形零部件，越来越多地注意到多项先进技术的综合运用，可以获得更好的效果。例如利用材料超塑特性