尋道而行促進(jìn)我國微小型機(jī)械制造技術(shù)的飛躍

張之敬,北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師,國防科技工業(yè)微細(xì)結(jié)構(gòu)加工技術(shù)研究應(yīng)用中心 主任。長期從事機(jī)械制造及自動(dòng)化、航空宇航制造工程領(lǐng)域科研教學(xué)工作,在微機(jī)械制造技術(shù)、精密數(shù)控加工設(shè)備與工藝技術(shù)和監(jiān)控檢測技術(shù)等方面具有一定造詣。
每一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,都會(huì)在印證“科技是第一生產(chǎn)力”正確性的同時(shí),勾起社會(huì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)進(jìn)步對(duì)它的更大渴望。微小型機(jī)械制造就是一項(xiàng)被無限“渴望”的技術(shù)。
作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要發(fā)展方向,微小型機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展水平?jīng)Q定于微小型器件與系統(tǒng)的研發(fā)水平,而后者則是航空航天、兵器裝備、醫(yī)療器械、新能源以及機(jī)電等多個(gè)重大領(lǐng)域取得高精度、輕量化、微小型化、智能化、信息化發(fā)展的關(guān)鍵所在。
為滿足這種需求,找到適合我國國情的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線,最大化地激發(fā)微小型機(jī)械制造技術(shù)對(duì)相關(guān)行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展所具有的“正能量”,國防科技工業(yè)微細(xì)結(jié)構(gòu)加工技術(shù)研究應(yīng)用中心(以下簡稱“中心”)于2008年1月成立。
中心主任張之敬介紹,我國微小型制造技術(shù)的研究和發(fā)展、特別是在國防和民用領(lǐng)域的應(yīng)用較國外先進(jìn)國家還有較大差距。為了解決這個(gè)問題,在原國防科工委和有關(guān)部門的支持下,決定成立國防科技工業(yè)微細(xì)結(jié)構(gòu)加工技術(shù)研究應(yīng)用中心。中心由國內(nèi)十幾家單位合作創(chuàng)立,旨在建立一個(gè)高端平臺(tái),通過自主創(chuàng)新,大力推動(dòng)微小型機(jī)械制造領(lǐng)域的重大、關(guān)鍵、共性和實(shí)用技術(shù)的研究與應(yīng)用,滿足相關(guān)領(lǐng)域的高尖端戰(zhàn)略發(fā)展需求,推動(dòng)科技工業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展。
運(yùn)行近五年來,中心承擔(dān)了多項(xiàng)國家和省部級(jí)科研項(xiàng)目,在精密微小型機(jī)械加工技術(shù)、微小型系統(tǒng)裝備技術(shù)和微小型系統(tǒng)仿真與實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域取得了多項(xiàng)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科研成果。
精密微小型車銑復(fù)合加工技術(shù)是微小型機(jī)械加工技術(shù)近年的主要發(fā)展方向。它的出現(xiàn),解決了微小型結(jié)構(gòu)件傳統(tǒng)加工方法加工質(zhì)量差、效率低的難題,能夠?qū)崿F(xiàn)精密微小型結(jié)構(gòu)件的一次裝夾完成全部機(jī)械加工工序。經(jīng)過多年精心研究、反復(fù)實(shí)踐,中心成功研制出了精密微小型五軸車銑復(fù)合加工中心(CXKM25-III)。該加工中心可實(shí)現(xiàn)四軸聯(lián)動(dòng);能夠進(jìn)行車、銑、車銑復(fù)合、鉆、鏜、磨等多種加工工序;具有主軸可重配置、空間軟定位、系統(tǒng)精度補(bǔ)償?shù)裙δ?;加工精度高、加工效率高、易形成批量生產(chǎn),已在多種精密復(fù)雜微小型結(jié)構(gòu)件加工中得到了應(yīng)用。
同時(shí),中心成功研制出了國內(nèi)首臺(tái)高轉(zhuǎn)速、大扭矩、具有自動(dòng)換刀功能的機(jī)械加工用電主軸,目前已經(jīng)投入生產(chǎn)使用;為配合高速電主軸加工微小型零件,又設(shè)計(jì)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的32把刀的微小型自動(dòng)換刀刀庫,替代手動(dòng)換刀的傳統(tǒng)工法,提升了加工效率,提高了加工精度,滿足了快速高效加工的需求;突破微小型復(fù)合加工技術(shù)與準(zhǔn)LIGA工藝相結(jié)合研究應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù),會(huì)同國內(nèi)有關(guān)單位設(shè)計(jì)并加工出了國內(nèi)最小的某微小型機(jī)構(gòu),體積僅為傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的七分之一;開展了基于制造特性的接觸力學(xué)建模、裝配分析與建模、誤差傳遞模型建立等研究工作,并取得突破,成功開發(fā)出了基于制造特征的性能預(yù)測軟件 PreMesys,大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行精度仿真預(yù)測的準(zhǔn)確性,減少了系統(tǒng)試制和試驗(yàn)時(shí)間,提高研究效率的同時(shí),降低了研究成本。
國防科技工業(yè)微細(xì)結(jié)構(gòu)加工技術(shù)研究應(yīng)用中心的不斷壯大,推動(dòng)了我國微制造技術(shù)的迅速發(fā)展,并取得了一定的成果。但總體來看我國仍處于跟蹤研究狀態(tài),自主研究需求仍然十分迫切。激發(fā)微小型機(jī)械制造技術(shù)的“正能量”,需要更多專家學(xué)者和行業(yè)科技人員參與,也需要社會(huì)各界的大力支持和幫助。
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