تصنيع أقوى تكنولوجيا تصنيع الآلات الدقيقة

تشير تكنولوجيا التصنيع المتقدمة إلى تكنولوجيا الإنتاج المتكاملة التي تجمع بين الهندسة الميكانيكية وتكنولوجيا المعلومات الإلكترونية (بما في ذلك الإلكترونيات الدقيقة والإلكترونيات الضوئية وبرامج وأجهزة الكمبيوتر وتكنولوجيا الاتصالات الحديثة) وتكنولوجيا التشغيل الآلي ، فضلا عن تكنولوجيا المواد وتكنولوجيا الإدارة الحديثة. الهدف من تكنولوجيا التصنيع المتقدمة هو تحقيق إنتاج عالي الجودة ودقيق وموفر للمواد وموفر للطاقة ونظيف وفعال ومرن لتلبية المتطلبات المجتمعية.

لقد تطورت تكنولوجيا الآلات الدقيقة كتقنية تصنيع متقدمة لتلبية احتياجات التكنولوجيا العالية الحديثة وتعمل كأساس لتطبيقات التكنولوجيا الفائقة الأخرى. لقد حفز تطوير تكنولوجيا الآلات الدقيقة أيضًا تقدم التكنولوجيا الميكانيكية والهيدروليكية والإلكترونية وأشباه الموصلات والبصرية وأجهزة الاستشعار وتكنولوجيا القياس وعلوم المواد.

الآلات الدقيقة والفائقة الدقة

بشكل عام ، بناءً على دقة المعالجة ، يمكن تقسيم المعالجة الميكانيكية إلى تصنيع عام ، وتصنيع الآلات الدقيقة ، وتصنيع الآلات فائقة الدقة. في الوقت الحالي ، تشير الآلات الدقيقة إلى تكنولوجيا المعالجة الآلية بدقة تتراوح من 1 إلى قاف ميكرومتر وخشونة السطح تتراوح من Ra من من من من من من من من Ra إلى µm. ومع ذلك ، فإن هذه الحدود قابلة للتغيير مع تقدم تكنولوجيا الآلات ، وما يعتبر اليوم الآلات الدقيقة قد تصبح الآلات العامة غدا.

تشمل التحديات في الآلات الدقيقة دقة الآلات ، والتي تشمل تحمل الأبعاد ودقة الحجم وحالة السطح. التحدي الآخر هو كفاءة الآلات ؛ قد تحقق بعض العمليات دقة تصنيع جيدة ولكنها تكافح من أجل تحقيق كفاءة تصنيع عالية.

تتضمن الآلات فائقة الدقة استخدام أدوات آلية فائقة الدقة لإجراء القطع الدقيق على المواد مع قيود صارمة على الحركة النسبية بين الأجزاء والأدوات ، بهدف تحقيق دقة عالية للغاية في الشكل ولتشطيب السطح. يشير التشغيل الفائق الدقة الحالي إلى تقنية المعالجة حيث تكون دقة الأبعاد للجزء المعالج أعلى من ، خشونة السطح Ra أقل من ، ودقة تحديد المواقع والتكرار لأداة الماكينة أعلى من ، من من من من من من. ومن المعروف أيضا باسم التصنيع دون ميكرون وتتطور نحو بالقطع على مستوى النانومتر.

تشمل الآلات فائقة الدقة الآلات الدقيقة ، والقطع الدقيقة الفائقة ، والتشطيب البصري ، والتشطيب الدقيق.

تشير الآلات الدقيقة إلى تقنية التصنيع لتصنيع الأجزاء الصغيرة الحجم.

تشير الآلات الدقيقة الفائقة إلى تقنية التصنيع لتصنيع الأجزاء الصغيرة جدًا. من المقترح تلبية متطلبات التصنيع للدوائر المتكاملة ، وبسبب الحجم الصغير ، يتم التعبير عن الدقة بالقيم المطلقة بدلاً من نسبة الحجم المعالج إلى خطأ الحجم.

يشير الإنهاء البصري عمومًا إلى طرق المعالجة التي تقلل من خشونة السطح وتحسن الخواص الميكانيكية للطبقة السطحية دون التركيز على زيادة دقة المعالجة. وتشمل الأساليب النموذجية شحذ ، طحن ، تشطيب فائق ، والمعالجة بدون تشيبليس. في الممارسة العملية ، هذه الأساليب لا تحسن فقط جودة السطح ولكن أيضًا تعزز دقة المعالجة.

تشطيب دقيق هو مصطلح صاغ حديثًا في السنوات الأخيرة ، يتوافق مع التشطيبات البصرية. يشير إلى طرق المعالجة التي تهدف إلى تقليل خشونة السطح ، وتحسين الخواص الميكانيكية للطبقة السطحية ، وزيادة دقة المعالجة (بما في ذلك الأبعاد والشكل ودقة الموقع).

الوسائل التقنية لتصنيع الآلات الدقيقة

تشمل طرق المعالجة الدقيقة التقليدية تلميع التلميع ، طحن الحزام الكاشطة ، القطع الناعم الفائق ، الطحن الناعم ، الشحذ ، الطحن ، التلميع والطحن الفائق الدقة ، والتشطيب المغناطيسي الكاشطة.

تلميع

التلميع هو نوع من الآلات الدقيقة التي يتم إجراؤها على سطح قطعة العمل باستخدام طرق ميكانيكية أو كيميائية أو كهروكيميائية. وهي تستخدم أساسا للحد من خشونة سطح الشغل. تشمل الطرق الشائعة التلميع اليدوي أو الميكانيكي ،التلميع بالموجات فوق الصوتية ، التلميع الكيميائي ، التلميع الكهروكيميائي ، وتصنيع الآلات المركبة الكهروكيميائية والميكانيكية.

جلخ حزام طحن

وهذا ينطوي على استخدام نسيج مختلط مع جزيئات جلخ كأداة جلخ لمعالجة قطعة العمل. تقع تحت فئة الآلات الكاشطة المطلية وتتميز بإنتاجية عالية وجودة سطح جيدة وتطبيق واسع. حققت الدول الأجنبية إنجازات كبيرة في مواد الحزام الكاشطة وعمليات التصنيع ، وإنتاج آلات طحن حزام جلخ عالمية وخاصة. يستمر مستوى التشغيل الآلي في الازدياد ، ولكن على الصعيد المحلي ، هناك أنواع أقل من الأحزمة الكاشطة ، وتحتاج الجودة إلى تحسين ، مع استمرار عملية تحويل أدوات الماكينة.

الوسائل التقنية لتصنيع الآلات الدقيقة

تشمل طرق المعالجة الدقيقة التقليدية تلميع اللامع ، طحن الحزام الكاشطة ، القطع الدقيق للغاية ، الطحن الناعم ، الشحذ ، الطحن ، الطحن والتلميع الفائق الدقة ، والتشطيب المغناطيسي الكاشطة.

تلميع

التلميع هو عملية تصنيع دقيقة يتم إجراؤها على سطح قطعة العمل باستخدام طرق ميكانيكية أو كيميائية أو كهروكيميائية ، في المقام الأول لتقليل خشونة سطح قطعة العمل. تشمل الطرق الشائعة التلميع اليدوي أو الميكانيكي ، التلميع بالموجات فوق الصوتية ، التلميع الكيميائي ، التلميع الكهروكيميائي ، وتصنيع الآلات الكهروكيميائية والميكانيكية المركبة.

جلخ حزام طحن

يتضمن ذلك استخدام نسيج مخلوط مع جزيئات كاشطة كأداة كاشطة لمعالجة قطعة العمل. تقع تحت فئة الآلات الكاشطة المطلية وتتميز بإنتاجية عالية وجودة سطح جيدة وتطبيق واسع. حققت الدول الأجنبية إنجازات كبيرة في مواد الأحزمة الكاشطة وعمليات التصنيع ، وإنتاج سلسلة من الأحزمة الكاشطة المناسبة للمناسبات المختلفة. لقد طوروا آلات طحن الحزام الكاشطة العالمية والمتخصصة على حد سواء ، ويستمر مستوى التشغيل الآلي في الزيادة. ومع ذلك ، على الصعيد المحلي ، هناك أنواع أقل من الأحزمة الكاشطة ، وتحتاج الجودة إلى تحسين ، مع استمرار تحويل أداة الماكينة.

قطع دقيق

يتضمن القطع الدقيق معالجة القطع باستخدام أدوات ماكينة عالية الدقة وأدوات ماس أحادية البلورة. يستخدم بشكل رئيسي في الآلات الدقيقة للمعادن اللينة مثل النحاس والألومنيوم غير المناسبة للطحن ، كما يعرض خصائص بصرية جيدة.

طحن فائق الدقة

الطحن فائق الدقة هو عملية طحن دقيقة باستخدام عجلات طحن مرتدية بدقة على آلات طحن فائقة الدقة. يمكن أن يكون معدل إزالة المعادن في نطاق الميكرومتر الفرعي أو أصغر ، مما يحقق دقة عالية الأبعاد ودقة موضعية وقيم خشونة سطح منخفضة. دقة الأبعاد تقع ضمن ، من من من من من من من من من ومن ثم تكون ضمن المساحة ، وهي عالية الكفاءة. نطاق التطبيق واسع ، من المعادن اللينة إلى الفولاذ الصلب ، الفولاذ المقاوم للصدأ ، الفولاذ عالي السرعة ، وغيرها من المواد التي يصعب قطعها ، وكذلك أشباه الموصلات والزجاج والسيراميك ، وغيرها من المواد غير المعدنية الصلبة والضارة ؛ يمكن معالجة جميع المواد تقريبًا باستخدام الطحن. ومع ذلك ، بعد الطحن ، يخضع السطح المعالج للتغيرات في الهيكل المعدني تحت تأثير قوى الطحن والحرارة ، مما يؤدي إلى عيوب مثل تصلب العمل ، وتصلب الإرواء ، وطبقة الإجهاد الحراري ، طبقة الإجهاد المتبقية ، والشقوق طحن.

صقل

يستخدم شحذ الرؤوس المكونة من شرائح رمل من الحجر الزيتي. يتبادل على طول سطح قطعة العمل تحت ضغط معين. يمكن أن تصل درجة خشونة السطح إلى Ra: من بعد µm ، وفي أفضل الحالات ، يمكن أن تصل إلى أقل مستوى ممكن من Ra ‐ µm. وهي تستخدم أساسا لمعالجة الحديد الزهر والصلب وغير مناسبة لمعالجة المعادن غير الحديدية بصلابة منخفضة وصلابة جيدة.

طحن وتلميع دقيق

يتضمن ذلك استخدام المواد الكاشطة ومعالجة السوائل بين قطعة العمل وأداة الاحتكاك الميكانيكي المتبادل لتحقيق الأبعاد والدقة المطلوبة لقطعة العمل.

وسائل تقنية لتصنيع الآلات فائقة الدقة

يمكن لعمليات القطع فائقة الدقة ، مثل القطع الفائق الدقة باستخدام أدوات الماس ، معالجة المرايا المختلفة. لقد نجحت في معالجة مرايا القطع المكافئ الكبيرة لأنظمة الانصهار بالليزرد التلسكوبات الفلكية. عمليات طحن وتلميع فائقة الدقة ، مثل معالجة سطح الطلاء للأقراص الصلبة عالية الكثافة ومعالجة ركائز الدائرة المتكاملة واسعة النطاق. تتم معالجة العمليات الخاصة فائقة الدقة ، مثل الرسومات على رقائق الدوائر المتكاملة واسعة النطاق ، بطرق مثل شعاع الإلكترون وحفر الشعاع الأيوني ، بعرض خط يصل إلى عند معالجتها باستخدام المجهر الإلكتروني النفقي المسح الضوئي (STM) ، يمكن أن يصل عرض linewidth إلى 2 إلى 5 نانومتر.

قطع فائق الدقة

بدأ القطع فائق الدقة مع تقنية SPDT (تحول الماس أحادي النقطة). يتم دعم هذه التقنية بواسطة مغزل محمل للهواء ، منزلقات هوائية ، صلابة عالية ، أدوات عالية الدقة ، التحكم في التغذية المرتدة ، والتحكم في درجة الحرارة البيئية ، مما يحقق خشونة سطح نانومتر. تستخدم أدوات الماس بشكل شائع للطحن ، وتستخدم على نطاق واسع في العناصر البصرية المسطحة وغير الكروية من النحاس والزجاج العضوي والمنتجات البلاستيكية (مثل العدسات البلاستيكية للكاميرات والعدسات اللاصقة ، الخ) ، والسيراميك ، والمواد المركبة. الاتجاه المستقبلي هو استخدام تقنية الطلاء لتحسين ارتداء أدوات الماس عند معالجة الفولاذ الصلب الصلب. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب معالجة الأجزاء الصغيرة مثل مكونات MEMS أدوات صغيرة. في الوقت الحالي ، يمكن أن تصل الأبعاد الصغيرة إلى 50 إلى μm ، ولكن إذا كانت ميزات المعالجة في نطاق الميكرومتر الفرعي أو حتى النانومتر ، يجب تقليل قطر الأداة أكثر. اتجاه التنمية هو استخدام المواد النانوية مثل الأنابيب النانوية الكربونية لجعل القطر الصغير جدًا أو قواطع الطحن.

طحن فائق الدقة

الطحن فائق الدقة هو طريقة طحن مرآة تم تطويرها على أساس الطحن الدقيق العام. تكمن التقنية الرئيسية في خلع الملابس في عجلة طحن الماس ، مما يتيح للحبيبات الكاشطة أن تتمتع بخصائص حافة صغيرة وارتفاع موحد. المواد الأولية التي تتم معالجتها بواسطة الطحن الفائق الدقة هي المواد المعدنية الصلبة والهشة ، ومواد أشباه الموصلات ، والسيراميك ، والزجاج ، وغيرها. بعد الطحن ، يحتفظ السطح المعالج بعدد كبير من علامات الطحن الدقيقة للغاية ، مع الحد الأدنى من الارتفاع المتبقي. جنبا إلى جنب مع آثار الانزلاق والضغط والاحتكاك والتلميع للحواف الدقيقة ، يمكن تحقيق سطح معالجة خشونة دقيق ومنخفض السطح. في الوقت الحالي ، يمكن للطحن فائق الدقة معالجة الأجزاء الأسطوانية مع دائرية من ‐ μm ، ودقة الأبعاد لـ ‐ μm ، وخشونة السطح لـ Ra ~ μm.

طحن فائق الدقة

يشمل الطحن الفائق الدقة طرق المعالجة مثل الطحن الميكانيكي ، والطحن الميكانيكي الكيميائي ، والطحن العائم ، ومعالجة الانبعاثات المرنة ، والطحن المغناطيسي. الشروط الرئيسية للطحن فائق الدقة هي حركة طحن شبه خالية من الاهتزاز ، وتحكم دقيق في درجة الحرارة ، وبيئة نظيفة ، ومواد كاشطة دقيقة وموحدة. الدرجة الكروية التي يتم الحصول عليها عن طريق الطحن الفائق الدقة هي من من من من من من من من من الدرجة من حيث المساحة ، ودرجة خشونة السطح من Ra هي من حيث الطول.

معالجة متخصصة فائقة الدقة

تشمل المعالجة المتخصصة فائقة الدقة بشكل أساسي المعالجة المركبة مثل معالجة شعاع الليزر ، ومعالجة شعاع الإلكترون ، ومعالجة الشعاع الأيوني ، وتصنيع التفريغ الكهربائي الصغير ، والتشغيل الكهروكيميائي الدقيق ، والطحن الكهروكيميائي ، والتشغيل الكهروكيميائي بالموجات فوق الصوتية ، طحن الكهروكيميائية بالموجات فوق الصوتية ، وتصنيع التفريغ الكهربائي بالموجات فوق الصوتية. يمكن لمعالجة شعاع الليزر والإلكترون تحقيق ثقب ، وقطع دقيق ، وتشكيل القطع ، والحفر ، والتعرض الليثوغرافيا الضوئية ، ومعالجة علامات الليزر المضادة للتزييف. معالجة الشعاع الأيوني يمكن أن تحقق القطع الذري والجزيئي. يمكن لآلة التفريغ الكهربائية الدقيقة إزالة المواد المعدنية الدقيقة للغاية ومعالجة الأعمدة الدقيقة والثقوب والأسطح المستوية الضيقة والأسطح المنحنية. يمكن للآلات الكهروكيميائية الدقيقة أن تحقق دقة على مستوى النانومتر ، ولن يولد السطح إجهاد الآلات. يستخدم عادة لتلميع المرآة ، وتخفيف المرآة ، وبعض التطبيقات التي تتطلب آلات خالية من الإجهاد.