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精密加工技术 |
| 发布时间：2014/12/24 访问人数：982 |
该研究方向瞄准加工技术发展前沿，面向广东省装备制造业发展的需要，开展了高精密、高性能复杂零件的高速加工、特种加工工艺与理论研究,微细加工与超精密加工工艺与理论的研究,新性能工具的制备及加工精度在线检测技术研究,为精密加工工艺方法和新型装备开发提供了基础性、共性技术。
一、精密高速加工与超硬材料工具技术的研究
该研究领域瞄准精密加工技术的发展前沿，围绕了广东的模具制造、电子信息、装备制造和医疗康复等，开展了大型淬硬钢成型模具和石墨电极模具的高速加工关键技术研究，在广东省及全国高校中独具特色。该研究领域站在高起点上，开展了面向汽车、IT和家电行业的模具高速加工理论及CAD/CAM等相关技术研究；开展了光电子材料、陶瓷材料和石材等难加工材料的精密、超精密加工理论与技术研究；开展了超硬材料工具的制造和应用技术研究；以及模具的快速制造和特种加工技术研究。在注塑成型模具超精密加工、PCB复合材料高速钻削加工（20K RPM 以上）,木材的高速加工（8000RPM，大直径刀具）以及生物材料的高速加工（10000 RPM以上）技术研究、高速精密切削加工、印刷线路板等复合材料的微型钻削、结构件用难加工材料的切削加工对刀具性能的要求的纳米结构／超细晶硬质合金复合粉末和刀具的制备以及刀具性能测试技术和应用的研究；淬硬钢、光学玻璃、功能陶瓷等硬脆难加工材料用金刚石等超硬材料工具的制造理论与应用技术等方面取得一系列成果。
实验室在该领域所开展的各项研究在广东省及全国高校中独具特色，已成为广东等地区模具高速加工技术、光电子晶体材料加工技术、陶瓷石材加工技术和超硬材料工具的制造和应用技术的重要研究机构。
取得的主要研究成果：
1）在注塑精密模具的高速加工、电火花加工、超镜面研磨抛光、光盘成型工艺方面取得了一系列的成套加工工艺和研究成果，研究的石墨电极加工工艺和加工编程方法，实现了薄壁深槽等多种复杂难加工结构的高效加工；明显提高了石墨电极的加工质量和效率，降低了生产成本。已在包括国内最大的石墨电极加工企业在内的多家企业开展了深度应用。
2）研究的超镜面抛光工艺解决了光盘模具国产化中的关键加工工艺问题，解决国内光盘生产中镜面维修难题，使光盘生产设备国产化变为现实，研制的光盘模具，达到了国际光盘黄皮书质量标准的各项指标要求，拥有独立知识产权，打破了该类技术的国外封锁，提高了国内超精密零件加工的技术水平。
二、微细加工与纳米加工技术的研究
本研究领域主要从事特种微加工机理和工艺的研究以及特种加工设备等的研制与开发，包括微细孔的激光加工关键技术，光学零件、电子元器件衬底等化学机械抛光、物理-化学复合超光滑抛光、激光抛光技术，电流变和微磨料气射流加工精密加工技术，基于原子力显微镜的纳米加工技术和纳米检测技术研究，电解、电火花、超声加工和复合加工技术，原子力显微镜纳米加工技术，水射流微细加工技术等。
在微细结构的三维微细展成电解加工、大电流超短脉冲微火花的微电解加工工艺方法研究，超大厚度工件线切割工艺方法以及电加工线切割机床高效率智能化电源研究，和高精度复杂型面成型磨削技术、超声振动电火花线切割和机械电解复合抛光技术等特种精密加工技术研究方面已经在国内形成了自己的特色优势。
取得的主要研究成果：
1) 在国际上首次研究电火花－机械－化学复合加工金刚石膜高效镜面无变质层抛光，首次提出了机械－化学复合金刚石精密砂带磨削抛光精密花岗石零件的理论与技术。利用新型的线型复合工具，通过电化学－机械复合效应，高效率地直接成型厚度一米以上的金属零件技术及其工具的研究工作获得良好的进展。利用流体振动偶合完成原子级的微去除获得超光滑光电子材料表面方法，已研制出超声振动抛光装置并抛光出超光滑表面零件，其研究成果在《Nanotechnolgy》《Materails and Manufacturing Processes》《机械工程学报》等杂志发表并申请发明专利。
2) 研制出频率10KHz，3000A大电流高频窄脉冲电源，其成果达到国内领先水平。利用微细电化学的方法，已设计制造出对电极和工件进行精密控制的微机床，用简单电极通过展成运动实现三维微零件的加工。在国内率先开展了可控制、高精度的基于原子力显微镜的纳米切削加工技术研究，针对半导体信息产品、微机械零件局部加工的需要，研究磨料喷射/电流变辅助研磨、水射流微细切割等微细加工方法；本研究方向在电加工线切割机床高效率智能化电源加工超大厚度工件、超声振动的电火花线切割技术和三维面的机器人机械电解复合抛光技术研究方面具有独特性，已在在SCI索引杂志上发表论文13篇，授权发明专利2项，专利实施许可1 次，并在国内一些企业推广应用取得良好的技术和经济效益。
三、加工精度在线检测技术研究
实验室在该研究领域针对复杂曲面零件特别是大型零件加工精度的检测问题开展了深入的研究，提出了基于数控机床的复杂曲面零件、大型工件加工精度在线检测新方法，能够克服目前检测手工检测手段效率低、精度差的落后局面。在线检测技术因其方便、快捷、无需二次装夹，具有良好的应用前景。深入研究了复杂曲面零件加工精度在线检测系统的关键技术，提出了测点自适应分布、测量路径生成与优化仿真、测量误差补偿、机床通讯等关键算法，成功开发出了复杂曲面零件的在线检测原型系统FCOMIS(Free-form Component On-Machine Inspection System)。该系统具备的检测功能有：曲面零件的输入，测点自动生成，测量路径规划与仿真，检测代码生成，与机床的通讯与数据传输，加工精度误差的实时评估等，目前在与广东巨轮模具公司的各类加工工件检测中推广应用，已取得了计算机软件著作权1项：“复杂曲面零件的数控机床在线检测系统（GDUT-FCOMIS V1.0）”（2009SR031030），申请国家发明专利和实用新型专利各1项。
取得的主要研究成果：
1) 提出了在线检测过程中复杂曲面测量的自适应式测点规划的算法，使测量点的生成与分布可随工件曲面曲率的变化而自适应地变化。
2) 针对基于三角网格模型的检测系统，提出了基于空间划分策略的快速寻点算法和探测头半径的三维补偿算法，以提高在线测量的速度和精度。
3) 检测系统融合了工件的修正加工模块，基于检测中所采集的测点群及其误差值，确定最大误差，自动设定加工进给量，生成修正局域的数控加工路径，通过闭环过程控制，直接实现工件的修正加工。同时可对工件进行局域修复，生成局域加工路径，无需遍历各已加工区域。
4) 成功开发出了面向复杂曲面零件的加工精度在线检测系统，实现了检测系统在数控铣床上的应用，为我国制造业提供了一套具有自主知识产权的在线检测系统。 |
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