第8章機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展方向：1．適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)品“高、精、尖、細(xì)”的需要，發(fā)展精密與超精密加工技術(shù)，發(fā)展納米技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)制造技術(shù)；2．以提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量為主要目標(biāo)，發(fā)展多品種、中小批量生產(chǎn)機(jī)械制造自動化技術(shù)；3．適應(yīng)市場快速多變的需求，發(fā)展快速響應(yīng)制造技術(shù)。4.發(fā)展以綠色制造為主的可持續(xù)發(fā)展制造技術(shù)。

8.1超精密加工與納米加工技術(shù)精密加工:制造公差為1.0-0.1μm、表面粗糙度Ra為0.10-0.02μm；超精密加工:制造公差為0.10-0.01μm、表面粗糙度Ra為0.01-0.005μm；納米加工:制造公差小于0.01μm、表面粗糙度Ra小于0.005μm加工。在高精度加工范圍內(nèi)，根據(jù)加工精度水平的不同，可以進(jìn)一步劃分為精密加工、超精密加工和納米加工三個(gè)檔次。8.1.1、超精密加工概述影響微量切除能力的主要因素有：

(1)切削工具的刃口鋒利程度;

(2)機(jī)床加工系統(tǒng)的剛度;

(3)機(jī)床加工系統(tǒng)的幾何精度；

(4)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的分辨力；

(5)加工環(huán)境條件8.1.2金剛石超精密切削金剛石材料性能特點(diǎn)：硬質(zhì)材料金剛石CBNSiCTiCWCAl2O3高碳馬氏體硬度/HV6000~10000(隨晶面、晶向和溫度而異)6000~850035003200240022001000表7-2材料硬度對比硬度/HV抗彎強(qiáng)度/MPa抗壓強(qiáng)度/MPa彈性模量/N·m-2導(dǎo)熱系數(shù)/W·m-1·°K-1比熱/J·g-1·C-1開始氧化溫度/°K開始石墨化溫度/°K摩擦系數(shù)(與Al,Cu)6000~10000210~4901500~2500(9~10.5)×1011(2~4)×418.680.516900~10001800(在惰性氣體中)0.06~0.13(隨晶面、晶向而異)表7-3金剛石的物理機(jī)械性能金剛石超精密切削的優(yōu)點(diǎn)：1）加工精度高，加工表面質(zhì)量好，加工表面形狀誤差可控制在0.1-0.01μm范圍內(nèi)，表面粗糙度Ra為0.01-0.001μm；2）生產(chǎn)效率高，Cu、Al材料的光學(xué)鏡面可以通過金剛石超精密車削直接制?。?）加工過程易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動控制；4）它不僅可以加工平面、球面，而且可以很方便地通過數(shù)控編程加工非球面和非對稱表面。金剛石超精密切削的應(yīng)用：加工光學(xué)鏡面（平面、球面及非球面），感光鼓、磁盤等精密器件，材料多為銅、鋁及其合金，也可加工硬脆材料（例如陶瓷、單晶鍺、單晶硅等）。8.1.3超精密磨削超精密磨削與普通磨削相比，其主要特征是：

1）使用超硬磨料

2）所用機(jī)床精度高

目前所能達(dá)到的水平為：尺寸精度1-0.1μm；圓度0.25-0.1μm；圓柱度1μm/300mm；表面粗糙度Ra0.006-0.01μm。超精密磨削常用于玻璃、陶瓷、硬質(zhì)合金、硅、鍺等硬脆材料零件的超精密加工。8.1.4超精密特種加工超精密特種加工主要包括：激光束加工、電子束加工、離子束加工、微細(xì)電火花加工、精細(xì)電解加工及電解研磨、超聲電解研磨、超聲電火花等復(fù)合加工。

8.1.5納米級加工技術(shù)

通常指納米級（0.1nm～100nm）的材料、設(shè)計(jì)、制造、測量和控制技術(shù)。納米技術(shù)涉及機(jī)械、電子、材料、物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。

在達(dá)到納米層次后，決非幾何上的“相似縮小”，而出現(xiàn)一系列新現(xiàn)象和規(guī)律。量子效應(yīng)、波動特性、微觀漲落等不可忽略，甚至成為主導(dǎo)因素。

納米技術(shù)研究的主要內(nèi)容納米級精度和表面形貌測量及表面層物理、化學(xué)性能檢測；納米級加工；納米材料；納米級傳感與控制技術(shù)；微型與超微型機(jī)械。

掃描隧道顯微測量（STM）掃描隧道顯微鏡1981年由在IBM瑞士蘇黎世實(shí)驗(yàn)室工作的G.Binning

和H.Rohrer

發(fā)明，用于觀察物體微觀表面形貌。被列為20世紀(jì)80年度世界十大科技成果之一，1986年因此獲諾貝爾物理學(xué)獎。STM工作原理基于量子力學(xué)的隧道效應(yīng)。當(dāng)兩電極之間距離縮小到1nm時(shí)，由于粒子波動性，電流會在外加電場作用下，穿過絕緣勢壘，從一個(gè)電極流向另一個(gè)電極。當(dāng)一個(gè)電極為非常尖銳的探針時(shí)，由于尖端放電使隧道電流加大。

8.2機(jī)械制造自動化技術(shù)

8.2.1剛性自動化曲軸加工自動線8.2.2柔性自動化根據(jù)規(guī)模大小的不同可分為：1）柔性制造單元（FMC）

由一臺或少數(shù)幾臺設(shè)備構(gòu)成的小系統(tǒng)2）柔性制造系統(tǒng)（FMS）

由多臺設(shè)備構(gòu)成的大系統(tǒng)，多種制造功能3）柔性制造線（FML）與FMS主要區(qū)別是具有一定的生產(chǎn)節(jié)拍，工件沿著一定的方向順序傳送。8.3快速響應(yīng)制造技術(shù)新產(chǎn)品的快速研制

1.并行工程技術(shù)平行完成新產(chǎn)品開發(fā)中的各項(xiàng)工作

2.虛擬制造技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)虛擬數(shù)字產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造

3.快速原型制造技術(shù)加快樣件制造過程制造資源的快速重組

1.組建虛擬企業(yè)或動態(tài)聯(lián)盟

2.通過網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、多媒體等技術(shù)作支撐

3.協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、制造、裝配、銷售等活動

制造資源的快速重組組建虛擬企業(yè)實(shí)現(xiàn)制造資源快速重組的優(yōu)點(diǎn)是：（1）可充分利用現(xiàn)有制造資源與技術(shù)，提高制造資源重組的速度，縮短了產(chǎn)品上市周期。（2）虛擬企業(yè)在全球范圍內(nèi)優(yōu)化組織制造資源，可保證產(chǎn)品的制造質(zhì)量，并可降低制造成本。（3）它不需要固定資產(chǎn)的再投資，避免了