0.1ミクロン！超精密加工ツールはこちら-大連富泓機械有限公司

マンドレルマルチセンサーその場測定。写真提供：防衛技術大学

超精密工作機械の基本コンポーネントの加工に加えて、応用技術にもブレークスルーがあります。このようなブレークスルーは、製造業の存続と発展をサポートする一連の非常に強力なテクノロジーを提供します。しかし、それ以前は、我が国の超精密工作機械は主要な基本部品を主に輸入に頼っていました。

国内外でシャフト部品の円筒の真円度を加工する場合、主に超精密円筒研削盤を使用して仕上げます。例えば、直径100mm、長さ300mmの軸芯を研削する場合、我が国の円筒研削盤では一般的に1～2ミクロンのレベルまで研削できますが、海外では0.3～0.5ミクロンのレベルまで研削できます。

工作機械や主要コンポーネントの技術的問題を解決するため、国立国防技術大学のダイ・イーファン教授率いるチームは5年の歳月をかけて、シャフト部品の外周真円度の決定的修正加工技術を提案した。この技術により、軸心の真円度精度を0.1ミクロンまで高め、超精密空気静圧スピンドルの開発に成功しました。最近、中国計量研究所によるテストの後、静圧スピンドルの関連パラメータは国際先進レベルに達し、我が国の超精密加工の精度を効果的に向上させることができます。関連する研究結果は、「マテリアルズ」と「マイクロマシナリー」という 2 つの出版物に掲載されています。

超精密部品をシャベルのように研削します

私の国の超精密工作機械や主要な基本部品はかつて主に輸入に頼っていました。最大の技術的困難は、コア部品を加工するための「作業機械」の不足にある。機械や機械を製造する機械です。旋盤、研削盤、かんな、ボール盤などを工作機械とも言い、工具を作るための道具であり、産業の自立の基礎となります。

磨削加工难加工材料_超精密机床基础部件加工技术_轴类零件外圆圆度确定性修形加工工艺

通常、機械加工は工作機械の精度を部品に「コピー」するプロセスです。つまり、高精度の工作機械がなければ高精度の部品を加工することはできません。高精度の部品がなければ、高精度の部品や工作機械を組み立てることはできません。高精度部品を製造するための工作機械が不足すると、超精密工作機械業界全体の発展が制約されてしまいます。

Dai Yifan のチームは、長年にわたり最新の光学製造技術の研究開発に取り組んできました。彼らは、光学部品の最終的な製造精度が、使用される加工装置の精度をはるかに上回っていることに気づきました。光学製造の基本原則は、誤差の大きい点を徐々に取り除くことです。研究チームはこの加工方法を「精度の進化」を理念に、機械部品の高精度加工分野への応用を試みた。そして、加工原理の革新により、軸部の外周真円度の決定的修正加工を実現し、高精度の「工作機械」の限界を突破することに成功した。

決定論的な変更プロセスはどのように機能しますか? 「これは、シャベルを使って土地を平らにするのと同じです。つまり、一見凸凹に見える領域から適切な量の土を取り除き、非常に平らな土地が得られるまでこのプロセスを繰り返すことを意味します。」 Dai Yifan 氏によると、このプロセスは、円筒形状を得る高精度真円度計、材料除去量をデジタル制御する機能を備えた時間制御研削盤、特定の空間位置での研削工具の滞留時間を取得できる特別なコンピュータープログラムなど、一連のデジタル機器に依存しているという。

機械が経験豊富な労働者に取って代わる

Dai Yifan のチームは、新技術の助けを借りて、時間制御された研削加工技術で画期的な進歩を遂げました。この技術は精度進化の原理に基づいています。また、円筒部品のその場加工・検査に用いられる加工手法を確立し、超精密気力静圧スピンドルの開発にも成功した。

中国計量研究所の試験結果によると、この空気静圧スピンドルの半径方向の振れは 15 ナノメートル未満であり、端面の振れも 15 ナノメートル未満です。このジャンプは人間の髪の毛の直径の 6,000 分の 1 に相当します。地球と同じ大きさの主軸があったとしても、その回転によって生じる振幅は 1 メートルを超えることはありません。

試験結果は、空気静圧スピンドルが、半径方向の静剛性が 200 N/ミクロンを超え、軸方向の静剛性も 200 N/ミクロンを超えるような特性を備えていることを示しています。平たく言えば、これはスピンドルが 20 キログラムの重力負荷に耐えられることを意味します。この状態では静止しており、変形量は髪の毛の直径の1パーセントに相当する1ミクロンを超えません。米国の超精密分野の最高レベルを代表する企業が保有する製品マニュアルと比較すると、上記の技術指標は同等、あるいはそれ以上のレベルにあります。

現在、国内外でシャフト部品の外周真円度をコンマ数ミクロンレベルまで加工・研磨することが可能です。それを改善したい場合は、手動の研磨とトリミングに頼るしかありません。「当社の新技術は、非常に経験豊富な職人への依存を排除し、現代の工業化モデルに従って簡単に生産を組織することができ、それによって超精密基本部品の大量生産と高効率生産と応用を促進します。戴宜帆氏は、超精密工作機械の基本部品の加工におけるブレークスルーは、製造業の存続に強力な技術的サポートを提供し、ハイエンド工作機械の裾野産業チェーンを改善し、高性能機能部品の競争力を大幅に強化すると述べました。」ハイエンド精密工作機械の国産化と超精密工作機械の国産化を推進します。

Dai Yifan氏は、これらのブレークスルーは、検出および誘導用の主要コンポーネントの超精密加工で直面する超精密装置の問題を効果的に解決し、コアプロセスの問題も解決し、それによってハイエンドコア部品の超精密加工をさらに支援し、大量生産を達成し、科学研究結果の急速な変革を達成すると付け加えた。