第一篇：磨加工技術(shù)總結(jié)

一九九一年七月于山東農(nóng)業(yè)機械化學(xué)校機械制造專業(yè)畢業(yè)后分配到濟寧精益軸承有限公司磨加工車間從事磨床操作。在磨工專業(yè)上兢兢業(yè)業(yè)，鉆研技術(shù)達到了高技能的水平，同時在其他機械加工和技術(shù)革新，技術(shù)改造方面主動參與搞了幾次大的改造，為公司創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟效益，在磨工業(yè)務(wù)技術(shù)方面做出了很大成績。

在操作的過程中，由于操作者的疏忽，很容易造成產(chǎn)品質(zhì)量的下降，應(yīng)按工藝要求，調(diào)整好機床確定砂輪的線速度，工件的轉(zhuǎn)速，縱向進給量光磨次數(shù)的多少，另外在選擇磨具時，要考慮到砂輪的粒度硬度和砂輪的修整等。

為了實現(xiàn)加工過程的最佳化，數(shù)控加工中必須預(yù)先確定最佳工藝參數(shù)，數(shù)控程序一旦編好，加工過程中就不能改變。但是許多參數(shù)都是變化的，大約有三十多種變量，影響著切削過程，如工件材料不均，硬度不一，砂輪變鈍，微刃等高性改變，徑向切削力變化，工件變形。熱傳導(dǎo)大小，磨削速度，方向的不同及潤滑條件的差異等都對切削過程有不同程度的影響，應(yīng)在變化未知的工作條件下，通過調(diào)整磨削用量來控制磨削的。在保證質(zhì)量的前提下，提高加工效率。

另外由于軸承套圈滾道，必須帶凸度的技術(shù)要求，按照一定振蕩頻率及固定振幅，進行超精研加工，對滾道凸度形狀得不到改善，還造成一定的破壞，不利于精度的提高。通過我反復(fù)摸索，通過對油石夾的改進，機床的調(diào)整，采用窄油石，大往復(fù)結(jié)合小振蕩的方法，從而提高了軸承套圈滾道凸度的精度要求，使產(chǎn)品能夠順利加工，利用前景廣泛。

從事磨削加工多年，掌握了很多理論知識和實用技能，熟練掌握滾道磨床內(nèi)圓磨床，擋邊磨床等的操作和調(diào)整，特別是凹對軸承壽命有著致命的破壞。針對軸承內(nèi)滾道凸度磨削工藝的研究對發(fā)那科系統(tǒng)能夠熟練掌握和運用。

本文是本人磨削問題的記錄，有不足之處，請專家和同事指出，以便在今后工作中得到改善和提高。

第二篇：數(shù)控加工技術(shù)簡答題總結(jié)

簡答

1.數(shù)控機床按伺服系統(tǒng)分類，分哪幾種？簡答各類特點

答：開環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)；開環(huán)系統(tǒng)：步進電機驅(qū)動，無位置檢測裝置，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、精度低、易于維修。半閉環(huán)系統(tǒng)：直流、交流的伺服電機驅(qū)動，角位移檢測裝置，檢測滾珠絲杠轉(zhuǎn)角，中等精度。閉環(huán)系統(tǒng)：直流、交流的伺服電機驅(qū)動，線位移檢測裝置，檢測最終位移輸出量，精度較高。2.何謂加工中心？為什么數(shù)控加工中心上需要主軸準(zhǔn)停裝置？

答：帶刀庫、能自動換刀的數(shù)控機床；每次自動裝取刀具時，能保證刀柄上的鍵槽對準(zhǔn)主軸的端面鍵，在加工精密的坐標(biāo)孔時由于每次都能在主軸的固定圓周位置換刀，故能保證刀尖與主軸相對位置的一致性，從而減少被加工孔的尺寸分散度。3.說明左移規(guī)格化的含義

答：提高DDA插補法進給速度均勻化的措施;直線：將被積函數(shù)寄存器中的數(shù)左移，直到其中有一個的最高位為1；圓?。簩⒈环e函數(shù)寄存器中的數(shù)左移，直到其中有一個的次高位1.4.簡述光柵的組成，并簡要說明莫爾條紋的作用。若已知光柵柵距d=0.01及莫爾條紋的寬度w=5mm，則莫爾條紋的放大倍數(shù)是多少？

答：組成：標(biāo)尺光柵，指示光柵；莫爾條紋的作用：放大作用、均化誤差的作用、莫爾條紋的移動與光柵的移動成比例。放大倍數(shù)：k=w/d=5/0.01=500 5.采用弦線逼近非圓曲線時，主要有哪幾種節(jié)點計算方法？寫出其中一種計算步驟。

答：主要有等間距法、等步長法、等誤差法；等步長法計算步驟：求最小曲率半徑、計算允許節(jié)點坐標(biāo)；等誤差法計算步驟：以起點為圓心、以允許的誤差為半徑做圓，求圓方程，求切點坐標(biāo)，求節(jié)點坐標(biāo) 6.什么是主軸？有哪幾部分組成？

答：主軸電機與主軸為一體，主軸本身是電機轉(zhuǎn)子，主軸箱體與電機定子相聯(lián)；有空心軸轉(zhuǎn)子（或主軸）、帶繞組的定子、速度檢測元件組成。7.何謂刀具半徑補償？

答：用來補償由于刀具（刀尖圓弧）半徑引起的工件形狀誤差。8.滾動、靜壓導(dǎo)軌特點？

答：滾動導(dǎo)軌：摩擦系數(shù)小，動、靜摩擦系數(shù)接近；運動輕便靈活、所需驅(qū)動功率小、摩擦發(fā)熱少、磨損小、精度保持性好、低速運動平穩(wěn)性好、移動精度和定位精度高，潤滑簡單且能顯著提高剛度，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、制造較困難、成本較高且抗振性差；靜壓導(dǎo)軌：因純液體摩擦，工作時摩擦系數(shù)極低、驅(qū)動功率大大降低、低速運動時無爬行現(xiàn)象，導(dǎo)軌面不易磨損，精度保持性好，由于油膜吸振，抗振性好、運動平穩(wěn)、承載能力大、剛性大、摩擦發(fā)熱少，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，制造、調(diào)試都比較困難。9.數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的組成、特點及對機械結(jié)構(gòu)要求

答：組成：1）主傳動系統(tǒng)2）進給傳動系統(tǒng)3）基礎(chǔ)支撐件4）輔助裝置5）特殊裝置；特點：1）結(jié)構(gòu)簡單、自動化程度高2）采用高效、無間隙傳動裝置3）高的加工精度及切削效率4）具有適應(yīng)無人化、柔性化加工的特殊部件5）對機械結(jié)構(gòu)、零部件要求高；要求：1）高的結(jié)構(gòu)剛度2）高的結(jié)構(gòu)抗振性3）小的機床熱變形4）高的運動精度與良好的低速平穩(wěn)性5）良好的操作性能6）良好的人性化 10.什么叫步進電機的矩頻特性？

答：在步進電機正常運轉(zhuǎn)時，若輸入脈沖的頻率逐漸增加，則電機所帶動的負載轉(zhuǎn)矩將逐漸下降 11.數(shù)控機床對進給傳動系統(tǒng)的要求？

答：1）減小摩擦阻力2）提高傳動精度和剛度3）減小運動慣量4）具有適度的阻尼5）穩(wěn)定性好及壽命長 12.交流電動機的調(diào)速方法有哪幾種？其中哪些是理想的調(diào)速方法？

答：1）改變磁極對數(shù)調(diào)速2）改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速3）變頻調(diào)速；其中變頻調(diào)速是理想的 13.簡述手工編制數(shù)控程序的一般過程

答：分析圖紙、工藝處理、數(shù)值計算、程序編制、裝備控制介質(zhì)、程序校驗和首件試切 14.數(shù)控機床分類

答：1）按加工方式：金屬切削類、金屬成形類、特種加工類、測量繪圖類2）按運動軌跡：點位控制、直線控制、輪廓控制3）按伺服控制方式：開環(huán)控制、半閉環(huán)、閉環(huán)4)按控制軸聯(lián)動坐標(biāo)數(shù)：二軸、二軸半、三軸、四軸、五軸5）功能：低、中、高 15.孔加工固定循環(huán)動作由哪幾部分組成：

答：1）X軸和Y軸定位，使刀具快速定位到孔加工的位置2）快進到R點，刀具自起始點快速定位到R點3）孔加工，以切削進給的方式執(zhí)行孔加工動作4)在孔底的動作，包括暫停、主軸準(zhǔn)停、刀具移位等5）返回到R點，繼續(xù)孔的加工又可以安全移動刀具時選點6）快速返回到起始平面 16.列出數(shù)控機床的四種位置檢測裝置？

答：光柵、脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、磁尺、感應(yīng)同步器

第三篇：先進加工技術(shù)

工程訓(xùn)練報告

先進加工技術(shù)----3D打印

學(xué)院：機械與汽車工程學(xué)院

班級：機械13--4 姓名：姜暉

學(xué)號：201301011215

先進加工技術(shù)--------3D打印

眾所周知，傳統(tǒng)的打印技術(shù)及其所配套的打印設(shè)備只能進行簡單或者稍微復(fù)雜的二維平面打印。然而，隨著時代的發(fā)展，特別是對于加工效率，加工精度的要求日益增長的情況下，傳統(tǒng)的二維打印越來越力不從心，在一次次高科技革命的推動下，3D打印應(yīng)運而生。

3D打印，也稱為3D立體打印技術(shù)，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。

3D打印技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。原理方面與傳統(tǒng)的二維打印機相同，打印盒內(nèi)裝有粉末等打印材料與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物的一種快速成型技術(shù)。

相對于傳統(tǒng)打印機，3D打印機所用原理基本相同，但是所用的原料并不相同，傳統(tǒng)打印機所用的材料是墨粉和各種紙張，而3D打印機內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，當(dāng)打印機與電腦連接后，在電腦進行控制下，按照設(shè)計人員設(shè)定的三維立體模型，將原材料一層一層疊加起來，將計算機的立體模型變?yōu)橐粋€實實在在的立體產(chǎn)品。

3D打印存在著許多不同的技術(shù)。它們的不同之處在于以可用的材料的方式，并以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件。3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。

介紹了3D打印技術(shù)，就不得不介紹3D打印的工作過程.3D打印最重要的一個過程就是設(shè)計過程，3D打印的設(shè)計過程是：先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即切片，從而指導(dǎo)打印機逐層打印。

其次便是相切面包一樣，對模型進行切片處理：打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術(shù)的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

打印機打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米來計算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分打印機如ObjetConnex 系列還有三維 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。用傳統(tǒng)方法制造出一個模型通常需要數(shù)小時到數(shù)天，根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定。而用三維打印的技術(shù)則可以將時間縮短為數(shù)個小時，當(dāng)然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。

傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而三維打印技術(shù)則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對較少的產(chǎn)品。一個桌面尺寸的三維打印機就可以滿足設(shè)計者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。

完成以上步驟后，便只剩下完成打印了：三維打印機的分辨率對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠（在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣），要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當(dāng)前的三維打印機打出稍大一點的物體，再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

有些技術(shù)可以同時使用多種材料進行打印。有些技術(shù)在打印的過程中還會用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易于除去的東西（如可溶的東西）作為支撐物。

現(xiàn)行的3D打印有多種成型方法，每項各有利弊：

電子束是3D金屬打印成型最快方法電子束快速成型技術(shù)目前還有一些技術(shù)難點尚待進一步研究，比如成型過程中廢熱高，金屬構(gòu)件中金相結(jié)構(gòu)控制較為困難，特別是成型時間長，先凝固的部分經(jīng)受的高溫時間長，對金屬晶態(tài)成長控制困難，進而引起大尺度構(gòu)件應(yīng)力復(fù)雜等等。

電子束成型對復(fù)雜腔體，扭轉(zhuǎn)體，薄壁腔體等成型效果不佳，他的成形點陣精度在毫米級，所以成型以后仍然需要傳統(tǒng)的精密機械加工，也需要傳統(tǒng)的熱處理，甚至鍛造等等。

但電子束快速成型速度快，是目前3D金屬打印類打印速度最快的，可達15KG／小時，設(shè)備工業(yè)化成熟度高，基本可由貨架產(chǎn)品組合，生產(chǎn)線構(gòu)建成本低，具有很強的工業(yè)普及基礎(chǔ)，同時，電子束快速成型設(shè)備同時還能具有一定的焊接能力和金屬構(gòu)件表面修復(fù)能力，應(yīng)用前景廣泛。在發(fā)動機領(lǐng)域，目前美國和中國在電子束控制單晶金屬近凈形成型技術(shù)方面正積極研究，一旦獲得突破，傳統(tǒng)的單晶渦輪葉片生產(chǎn)困難和生產(chǎn)成本高的問題將獲得極大的改善，從而大大提高航空發(fā)動機的性能，并對發(fā)動機研制改進等提供了極大的助力。

由于電子束成形精度受到電子束聚焦和掃描控制能力的限制，激光作為更高精度的能量介質(zhì)引起高度重視，激光成形技術(shù)幾乎是和電子束成形技術(shù)同步起步發(fā)展，但是，由于穩(wěn)定的10KW以上級的大功率激光器到2008年才開始逐步工業(yè)化，所以激光成形技術(shù)在最近才出現(xiàn)噴涌的盛況。

激光數(shù)字成型技術(shù)主要有兩個類別，一是激光近凈成形制造（LENS）、金屬直接沉積（DMD），這個類別的技術(shù)和電子束快速成型類似，也是利用控制掃描區(qū)域形成控制的熔融區(qū)，用金屬絲或金屬粉同步掃描點添加，金屬熔融沉積，這項技術(shù)算電子束快速成型的高精度的進化成果，激光的掃描點陣精度可以比電子束高一個數(shù)量級，可以得到更高精度的零件，從而進一步減少材料的耗量和機械加工的需求，同時它還能保留電子束快速成型的打印速度快的優(yōu)勢。

這類區(qū)域熔融的技術(shù)需要大尺度的腔體提供零件加工所需的真空環(huán)境，這限制了加工零件的尺寸，激光熔融區(qū)的大小和功率直接相關(guān)，越大形的構(gòu)件加工能力要求越高，由于電子束對金屬的熱效應(yīng)深度比較大，而激光熱效應(yīng)深度較小，激光成形時胚體受熱和散熱狀況要好于電子束，因此它能形成很薄的熔化區(qū)和更細密均勻的沉積構(gòu)造，凝固過程中的金相結(jié)構(gòu)更容易控制，熱應(yīng)力復(fù)雜度要低很多，可以制造更精確的形狀和更復(fù)雜零件，也能制造較薄壁的零件類型。美DRAPA，洛克希德先進制造技術(shù)中心，和飛利浦、賓州大學(xué)等于2013年演示的先進制造

DM概念，就是基于這類技術(shù)基礎(chǔ)。

激光3D打印幾乎可直接加工出工業(yè)零件

目前主流的激光打印機是利用硒鼓靜電吸附墨粉，激光掃描熔融墨粉形成圖像的，這種打印方式精度可達300PPI，利用激光打印和粉末冶金技術(shù)結(jié)合，新一代的最有希望的最精密成型的技術(shù)是以直接金屬激光燒結(jié)（Direct metal laser sintering，DMLS）和選區(qū)激光（selective laser sintering，SLS）為代表的激光精密數(shù)字成形。這兩者都是在基底鋪設(shè)金屬粉末，由激光掃瞄燒結(jié)，所不同的是，直接燒結(jié)是邊鋪粉邊燒，而選區(qū)燒結(jié)是先鋪整層粉末，然后激光掃描燒結(jié)，這種燒結(jié)每次沉積厚度約20－100微米，通過反復(fù)多次的沉積最終獲得三維立體的零件。

激光精密成形的優(yōu)點是精度高，成形點陣可以小于0.01毫米，可以得到近似平滑的表面，能夠處理空腔，薄壁等復(fù)雜空間扭轉(zhuǎn)體，和相互交叉穿透的復(fù)雜空腔和管路，幾乎可以加工出直接應(yīng)用的工業(yè)零件。

激光3D打印零件強度略小于鍛造機加件

高精度激光燒結(jié)對激光的功率要求中等，燒結(jié)點溫度雖然高，但是點陣小，每點陣金屬熔融凝固量很少，全過程熱釋放低，材料胚體溫度接近常溫區(qū)，較少形成復(fù)雜的熱應(yīng)力情況，金屬凝固形成的金相較為均勻細密，大多為細小的晶格態(tài)，類似于經(jīng)過鍛造的金屬構(gòu)件，獲得金屬零件強度略小于鍛造機加件。

美國德州大學(xué)奧斯汀分院最早于1986年提出SLS的專利，由DTM公司提供商用設(shè)備，美國麻省理工1988年提出DMLS的概念和專利，但目前商用化設(shè)備主要的供應(yīng)商都來源于歐洲，德國EOS略占優(yōu)勢，MTT 公司和 Concept Laser 公司也具有很強的競爭力。中國于1998年以后開始開展SLS方面的研究，2000年以后，隨著商品化光纖激光器的成熟，國內(nèi)在SLS方面取得一定成果，2004年起，有至少3家公司和單位提出SLS技術(shù)應(yīng)用化的專利，在航空領(lǐng)域因材料強度方面的問題，早期的應(yīng)用主要在快速建立冶金應(yīng)用模具方面。

作為一種主流的高新技術(shù)，3D打印有著非常廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域：軍工，航天，醫(yī)學(xué)，甚至于建筑行業(yè)，均存在著3D打印技術(shù)的影子.3D打印技術(shù)目前在全球也是前沿技術(shù)和前沿應(yīng)用，最尖端的航空工業(yè)對這種技術(shù)最為關(guān)注也最嚴(yán)謹(jǐn)，美國90年代中期就獲得這類技術(shù)的工業(yè)嘗試，但是他們一直稱為近凈成型加工技術(shù)，F(xiàn)－22,F－35都有應(yīng)用，不過因為一些加工工藝等原因，美國也沒有能大規(guī)模應(yīng)用，但美國將這一技術(shù)一直作為先進制造技術(shù)而由美國國防高級研究計劃局（DRAPA）牽頭，組織美國30多家企業(yè)對這一技術(shù)長期研究。

美國如此重視，我國自然也不甘落后。最近幾年，中國航空工業(yè)捷報頻傳，先進戰(zhàn)斗機殲-20，殲-31，艦載機殲-15，運輸機運-20一大批高新機不斷誕生，接踵而出，最為引人關(guān)注的是，在2013年全球3D打印熱潮中，以北航和西工大兩個科研主體帶動，沈飛、成飛、西飛等數(shù)家航空制造企業(yè)為主體，成為全球第二個能夠在實際應(yīng)用中利用3D打印技術(shù)制造飛機零件的國家。

與其他的高新技術(shù)一樣，3D打印技術(shù)也有著自身的缺點和不足之處。

3D打印零件強度還難以作為飛機受力構(gòu)件

3D打印概念的出現(xiàn)是一種制造工業(yè)領(lǐng)域革命性的新技術(shù)，目前的諸多成形手段和方法都有各自的具體優(yōu)點和缺陷，在航空領(lǐng)域，選擇燒結(jié)SLS技術(shù)看起來潛力最大，應(yīng)用前景最廣泛，它的材料適應(yīng)范圍最廣，從鋁合金、鈦合金、高強度鋼、高溫合金到陶瓷都能處理，但是它屬于微觀粉末冶金的范疇，快速成形中，粉末冶金技術(shù)中因熔融——凝固過程過快，成形體中容易夾雜空穴，未完全熔融的粉末，胚體缺陷還有可能包括激光掃描線方向形成的熔融——凝固不均勻金相微觀線狀晶格排列，這些都會嚴(yán)重影響了成形件的強度。

目前激光選區(qū)成形的構(gòu)件大多都只能達到同牌號金屬鑄造的強度水平，雖然這已經(jīng)能讓構(gòu)件進入正常的應(yīng)用領(lǐng)域，但顯然要承擔(dān)象飛機這樣的主要結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件還是有很大限制的。

3D金屬打印零件表面還需進一步機械加工直接金屬激光燒結(jié)DMLS技術(shù)因為直接用激光熔融金屬絲沉積，金屬本身是致密體重熔，不易產(chǎn)生粉末冶金那樣的成形時的空穴，這個技術(shù)生產(chǎn)的構(gòu)件致密度可達99％以上，接近鍛造的材料胚體，目前國際國內(nèi)都主要利用這種技術(shù)制造高受力構(gòu)件，它能達到同牌號金屬最 高強度的90～95％左右的水平，接近一般鍛造構(gòu)件。

目前的金屬3D打印構(gòu)件都不能直接形成符合要求的零件表面，它都必須經(jīng)過表面的機械加工，去除表面多余的，不連續(xù)的，不光滑的金屬，才能作為最終使用的零件，因此，盡管3D打印可以獲得復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)和一些復(fù)雜的管路和腔體，但是這些管路和腔體的機械加工很有可能無法進行，其零件的重量效率，管路流動效率等方面不一定能夠滿足實際需求，因此，盡管3D打印可能能一步直接完成很多復(fù)雜零件的成形，但其還不具備直接取代傳統(tǒng)機械加工的能力。

3D打印對飛機大型構(gòu)件制造還存在問題

直接成形的金屬零件在生產(chǎn)過程中因為反復(fù)經(jīng)受局部接近熔點溫度受熱，內(nèi)部熱應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，在成形某些大型細長體，薄壁體金屬構(gòu)件時，應(yīng)力處理和控制還不能滿足要求，實際上到目前為止一直影響3D打印在航空業(yè)的應(yīng)用也正是因為這個原因。

美國從1992年開始就不斷利用這類技術(shù)希望能夠直接生產(chǎn)飛機用的大型框架，粱絎，整體壁板等，正是因為應(yīng)力復(fù)雜，大型構(gòu)件成形過程中或成形后會產(chǎn)生嚴(yán)重變形，嚴(yán)重到無法使用。所以3D打印技術(shù)盡管很早就出現(xiàn)了，但國外航空工業(yè)界還持有相當(dāng)?shù)谋Ｊ貞B(tài)度也是有原因的。激光3D打印工業(yè)化面臨精細度難題目前激光成形技術(shù)面臨工業(yè)化的兩個方向相互間有矛盾，一是打印精細度，目前的打印精細度SLS最高，基本在1～0.1毫米左右，而其他技術(shù)加工生成的零件表面精度則在0.8～5毫米之間，目前市場銷售的2D激光打印機點陣精度在1200DPI左右即0.02毫米，這個精度可以獲得近似光滑的曲面，提高精度受到打印耗材粉末的粒徑粗細和激光熔融金屬液態(tài)滴狀表面張力影響，要把精度提高到0.1毫米以下還有很大困難，不過鋪粉預(yù)處理、激光超快速融化——凝固等技術(shù)的出現(xiàn)會為提高激光成形的精度有很大幫助。

激光3D打印工業(yè)化面臨打印速度難題另一個發(fā)展方向則是提高打印速度，目前激光打印的速度還是較慢的，每小時印重量大多都在1公斤以下，最好水平也只有9公斤／小時左右，要實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，特別是大規(guī)模化生產(chǎn)，這個速度是不夠的，現(xiàn)在的激光成形基本還是單光頭單層鋪粉作業(yè)，未來為了提高打印速度和應(yīng)對超大型構(gòu)件打印，已經(jīng)有多光頭多層鋪粉同步打印的設(shè)計出現(xiàn)。

激光成形目前尚屬于單一技術(shù)應(yīng)用，但是在工業(yè)界，激光沖擊強化在冶金方面應(yīng)用已經(jīng)有10幾年的歷史了，激光打印成形實際上很有希望能夠直接集成激光沖擊強化，激光淬火等技術(shù)，它能讓激光成形的構(gòu)件更加致密，且具有高級別的強度，實際上激光3D打印機都能簡單的通過軟件控制來實現(xiàn)激光沖擊強化的功能。

現(xiàn)在3D打印技術(shù)還只是露出第一縷曙光

新的制造方法需要新的一系列處理工藝配合，3D打印目前只能算一絲曙光，真正達到大規(guī)模應(yīng)用產(chǎn)生效益，還需要很長的時間發(fā)展和積累。

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)是信息革命在攻克傳統(tǒng)工業(yè)的最后堡壘的終結(jié)的沖鋒號，因而引發(fā)了一系列的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域研究的新課題，激光粉末冶金，微沉積金相學(xué)，微觀淬火、鍛造，激光沖擊強化等一系列機械制造，冶金等領(lǐng)域的課題將會讓已經(jīng)暮氣沉沉的傳統(tǒng)冶金科學(xué)，和制造科學(xué)領(lǐng)域重新充滿發(fā)展的動力，在未來的數(shù)十年間，誰在這些技術(shù)領(lǐng)域獲得應(yīng)用化的實際成果，可能會影響和顛覆現(xiàn)有的制造工業(yè)的基本面貌,未來可謂潛力無限。

第四篇：納米加工技術(shù)

納米加工技術(shù)及其應(yīng)用

江蘇科技大學(xué)機械學(xué)院

學(xué)號：139020021

姓名：原旭全

納米尺度的研究作為一門技術(shù),是80年代剛剛興起的.它所研究的對象是一般研究機構(gòu)很難涉獵的即非宏觀又非微觀的中間領(lǐng)域,有人稱之為介觀領(lǐng)域.所謂納米技術(shù)通常指納米級(0.1nm~l00nm)的材料、設(shè)計、制造、測量、控制和產(chǎn)品的技術(shù).納米技術(shù)主要包括納米級精度和表面形貌的測量;納米級表層物理、化學(xué)、機械性能的檢測;納米級精度的加工和納米級表層的加工一一原子和分子的去除、搬遷和重組;納米材料;納米級微傳感器和控制技術(shù);微型和超微型機械;微型和超微型機電系統(tǒng);納米生物學(xué)等;納米加工技術(shù)是納米技術(shù)的一個組成部分.納米加工的含義是達到納米級精度(包括納米級尺寸精度,納米級形位精度和納米級表面質(zhì)量)的加工技術(shù).其原理使用極尖的探針對被測表面掃描(探針和被側(cè)表面不接觸),借助納米級的三維位移控制系統(tǒng)測量該表面的三維微觀立體形貌.材料制造技術(shù).著名的諾貝爾獎獲得者Feyneman在20世紀(jì)60年代曾預(yù)言:如果我們對物體微小規(guī)模上的排列加以某種控制的話,我們就能使物體得到大量的異乎尋常的特性,就會看到材料的性能產(chǎn)生豐富的變化.他說的材料即現(xiàn)在的納米材料.納米材料是由納米級的超微粒子經(jīng)壓實和燒結(jié)而成的.它的微粒尺寸大于原子簇,小于通常的微粒,一般為l一100nm.它包括體積份數(shù)近似相等的兩部分:一是直徑為幾個或幾十個納米的粒子;二是粒子間的界面.納米材料的兩個重要特征是納米晶粒和由此產(chǎn)生的高濃度晶界.這導(dǎo)致材料的力學(xué)性能、磁性、介電性、超導(dǎo)性、光學(xué)乃至熱力學(xué)性能的改變.如:納米陶瓷由脆性變?yōu)?00%的延展性,甚至出現(xiàn)超塑性.納米金屬居然有導(dǎo)體變成絕緣體.金屬納米粒子摻雜到化纖制品或紙張中,可大大降低靜電作用.納米Tiq按一定比例加入到化妝品中,可有效遮蔽紫外線.當(dāng)前納米材料制造方法主要有:氣相法、液相法、放電爆炸法、機械法等.l)氣相法:1熱分解法:金屬撥基化合物在惰性介質(zhì)(N2或潔凈油)中熱分解,或在H沖激光分解.此方法粒度易控制,適于大規(guī)模生產(chǎn).現(xiàn)在用于Ni、Fe、W、M。等金屬,最細顆?？蛇_3一10nm.o真空

蒸發(fā)法:金屬在真空中加熱蒸發(fā)后沉積于一轉(zhuǎn)動圓的流動油面上;可用真空蒸餾使顆粒濃縮.此法平均顆粒度小于10nm.2)液相法:1沉積法:采用各種可溶性的化合物經(jīng)混合,反應(yīng)生成不溶解的氫氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽或有機鹽等沉淀.把過濾后的沉淀物熱分解獲得高強超純細粉.采用此工藝制備出均質(zhì)的玻璃和陶瓷.由于該法可制備超細(10nm一100nm)、化學(xué)組成及形貌均勻的多種單一或復(fù)合氧化物粉料.已成為一種重要的超細粉的制備方法.3)放電爆炸法:金屬細絲在充滿惰性氣體的圓筒內(nèi)瞬間通人大電流而爆炸.此法可制造Mo.W等難熔金屬的超細顆粒(25一350nm),但不能連續(xù)操作.4)機械法:利用單質(zhì)粉末在攪拌球磨(AttritorMill)過程中顆粒與顆粒間和顆粒與球之間的強烈、頻繁的碰撞粉碎.近幾年大量采用攪拌磨,即利用被攪拌棍攪拌的研磨介質(zhì)之間的研磨,將粉料粉碎粉碎效率比球磨機或振動磨都高.(3)三束加工技術(shù):可用于刻蝕、打孔、切割、焊接、表面處理等.l)電子束加工技術(shù):電子束加工時,被加速的電子將其能量轉(zhuǎn)化成熱能,以便除去穿透層表面的原子,因此不易得到高精度.但電子束可以聚焦成很小的束斑(巾0.1林m)照射敏感材料.用電子刻蝕,可加工出0.1林m線條寬度.而在制造集成電路中實際應(yīng)用.2)離子束加工技術(shù):因離子直徑為0.Inm數(shù)量級.故可直接將工件表面的原子碰撞出去達到加工的目的.用聚焦的離子束進行刻蝕,可得到精確的形狀和納米級的線條寬度.3)激光束加工技術(shù):激光束中的粒子是光子,光子雖沒有靜止質(zhì)量,但有較高的能量密度.激光束加工常用YAG激光器認(rèn)封.06林m)和Cq激光器位一10.63林m).激光束加工不是用光能直接撞擊去掉表面原子,而是光能使材料熔化、汽化后去掉原子.(4)LIGA(Lithographie,Galvanoforming,Abforming)技術(shù).這是最新發(fā)展的光刻、電鑄和模鑄的復(fù)合微細加工技術(shù).它采用深度同步輻射X射線光刻,可以制造最大高度為1000林m、高寬比為200的立體結(jié)構(gòu),加工精度可達0.1林m.刻出的圖形側(cè)壁陡峭,表面

光滑.加工微型器件可批量復(fù)制,加工成本低.目前,在LIGA工藝中再加入犧牲層的方法,使加工出的微器件一部分可脫離母體而能轉(zhuǎn)動或移動.這在制造微型電動機或其他驅(qū)動器時極為有用.LIGA技術(shù)對微型機械是非常有用的工藝方法.1與常規(guī)精加工的比較

納米級加工中.工件表面的原子和分子是直接加工的對象.即需切斷原子間的結(jié)合.納米加工實際已到了加工的極限.而常規(guī)的精加工欲控制切斷原子間的結(jié)合是無能為力的,其局限性在于: l)高精度加工工件時,切削量應(yīng)盡量小而常規(guī)的切削和磨削加工,要達到納米級切除量,切削刀具的刀刃鈍圓半徑必須是納米級,研磨磨料也必須是超細微粉.目前對納米級刃口半徑還無法直接測量.2)工藝系統(tǒng)的誤差復(fù)映到工件,工藝系統(tǒng)的受力/熱變形、振動、工件裝夾等都將影響工件精度.3)即使檢測手段和補償原理正確,加工誤差的補償也是有限的.4)加工過程中存在不穩(wěn)定因素.如切削熱,環(huán)境變化及振動等.由此可見.傳統(tǒng)的切削/磨削方法,一方面由于加工方法的局限或由于加工機床精度所限,顯示出在納米加工領(lǐng)域應(yīng)用裕度不足.另一方面,由于科技產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,加工技術(shù)的極限不斷受到挑戰(zhàn).有研究表明,磨削可獲得o.35nm的表面粗糙度,但對如何實現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的納米機加工以及觀察研究材料微加工過程力學(xué)性能則始終受到實驗手段的限制.因此納米機加工必須尋求新的途徑即直接用光子、電子、離子等基本粒子進行加工.例如,用電子束光刻加工超大規(guī)模集成電路.2.微納米加工技術(shù)的分類

自人類發(fā)明工具以來,加工是人類生產(chǎn)活動的主要內(nèi)容之一.所謂加工是運用各種工具將原材料改造成為具有某種用途的形狀.一提到加工,人們自然會聯(lián)想到機械加工.機械加工是將某種原材料經(jīng)過切削或模壓形成最基本的部件,然后將多個基本部件裝配成一個復(fù)雜的系統(tǒng).某些機械加工也可以稱為微納米加工.因為就其加工精度而言,某些現(xiàn)代磨削或拋光加工的精度可以達到微米或納米量級.但本文所討論的微納米加工技術(shù)是指加工形成的部件或結(jié)構(gòu)本身的尺寸在微米或納米量級.微納米加工技術(shù)是一項涵蓋門類廣泛并且不斷發(fā)展中的技術(shù).在2004年國際微納米工程年會上,曾有人總結(jié)出多達60種微納米加工方法.可見實現(xiàn)微納米結(jié)構(gòu)與器件的方法是多樣的.本文不可能將所有微納米加工技術(shù)一一介紹.對這些加工技術(shù)的詳細介紹目前已有專著出版.筆者在此僅將已開發(fā)出的微納米加工技術(shù)歸納為三種類型作概括性的介紹

（1）平面工藝

以平面工藝為基礎(chǔ)的微納米加工是與傳統(tǒng)機械加工概念完全不同的加工技術(shù).圖1描繪了平面工藝的基本步驟.平面工藝依賴于光刻(lithography)技術(shù).首先將一層光敏物質(zhì)感光,通過顯影使感光層受到輻射的部分或未受到輻射的部分留在基底材料表面,它代表了設(shè)計的圖案.然后通過材料沉積或腐蝕將感光層的圖案轉(zhuǎn)移到基底材料表面.通過多層曝光,腐蝕或沉積,復(fù)雜的微納米結(jié)構(gòu)可以從基底材料上構(gòu)筑起來.這些圖案的曝光可以通過光學(xué)掩投影實現(xiàn),也可以通過直接掃描激光束,電子束或離子束實現(xiàn).腐蝕技術(shù)包括化學(xué)液體濕法腐蝕和各種等離子體干法刻蝕.材料沉積技術(shù)包括熱蒸發(fā)沉積,化學(xué)氣相沉積或電鑄沉積.圖1平面工藝的基本過程:在硅片上涂光刻膠、曝光、顯影,然后把膠 的圖形通過刻蝕或沉積轉(zhuǎn)移到其他材料

（2）探針工藝

探針工藝可以說是傳統(tǒng)機械加工的延伸,這里各種微納米尺寸的探針取代了傳統(tǒng)的機械切削工具.微納米探針不僅包括諸如掃描隧道顯微探針,原子力顯微探針等固態(tài)形式的探針,還包括聚焦離子束,激光束,原子束和火花放電微探針等非固態(tài)形式的探針.原子力探針或掃描隧道電子探針一方面可以直接操縱原子的排列,同時也可以直接在基底材料表面形成納米量級的氧化層結(jié)構(gòu)或產(chǎn)生電子曝光作用.這些固體微探針還可以通過液體輸運方法將高分子材料傳遞到固體表面,形成納米量級的單分子層點陣或圖形.非固態(tài)微探針如聚焦離子束,可以通過聚焦得到小于10nm的束直徑,由聚焦離子束濺射刻蝕或化學(xué)氣體輔助沉積可以直接在各種材料表面形成微納米結(jié)構(gòu).聚焦激光束已經(jīng)廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)加工工業(yè),作為切割或焊接工具.高度聚焦的激光束也可以直接剝蝕形成微納米結(jié)構(gòu),例如近年來出現(xiàn)的飛秒激光加工技術(shù).利用激光對某些有機化合物的光固化作用也可以直接形成三維立體微納米結(jié)構(gòu).只要加工的工具足夠小,即使傳統(tǒng)機械加工技術(shù)也有可能制作微米量級的結(jié)構(gòu).例如,利用聚焦離子束的微加工能力可以制造尖端小于10Lm的高速鋼銑刀.這種微型銑刀可以加工小于100Lm的溝槽或臺階結(jié)構(gòu).探針工藝與平面工藝的最大區(qū)別是,探針工藝只能以順序方式加工微納米結(jié)構(gòu).而平面工藝是以平行方式加工,即大量微結(jié)構(gòu)同時形成.因此平面工藝是一種適合于大生產(chǎn)的工藝.但探針工藝是直接加工材料,而不是像平面工藝那樣通過曝光光刻膠間接加工.3納米級加工的關(guān)鍵技術(shù)

(l)測量技術(shù)

納米級測量技術(shù)包括納米級精度的尺寸和位移的測量、納米級表面形貌的測量.納米級測量技術(shù)主要有兩個發(fā)展方向:1)光干涉測量技術(shù):可用于長度、位移、表面顯微形貌的精確測量.用此原理測量的方法有雙頻激光干涉測量、光外差干涉測量、X射線干涉測量等.2)掃描探針顯微測量技術(shù):主要用于測量表面微觀形貌.用此原理的測量方法有掃描隧道顯微鏡(STM)和原子力顯微鏡(AFM)等.(5)掃描隧道顯微加工技術(shù)(sTM).掃描隧道顯微加工技術(shù)是納米加工技術(shù)中的最新發(fā)展,可實現(xiàn)原子、分子的搬遷、去除、增添和排列重組,可實現(xiàn)極限的精加工或原子級的精加工.近年來這方面發(fā)展迅速,取得多項重要成果.1990年美國Eigler等人,在低溫和超真空環(huán)境中,用STM將鎳表面吸附的xe(氛)原子逐一搬遷,最終以35個Xe原子排成IBM3個字母,每個字母高snm.Xe原子間最短距離約為Inm,以后他們又實現(xiàn)了原子的搬遷排列.在鉑單晶的表面上,將吸附的一氧化碳分子用sTM搬遷排列起來,構(gòu)成一個身高snm的世界上最小人的圖樣.此“一氧化碳小人”的分子間距僅為0.snm.將STM用于納米級光刻加工時,它具有極細的光斑直徑,可以達原子級,可得到10nm寬的線條圖案.4微型機械和微型機電系統(tǒng)

(l)微型機械.現(xiàn)在微型機械的研究已達到較高水平,已能制造多種微型零件和微型機構(gòu).已研制成功的三維微型機械構(gòu)件有微齒輪、微彈簧、微連桿、微軸承等.微執(zhí)行器是比較復(fù)雜、難度大的微型器件,研制成功的有微閥、微泵、微開關(guān)、微電動機等.(2)微型機電系統(tǒng).MEMS是在微電子工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域.是納米加工技術(shù)走向?qū)嵱没?能產(chǎn)生經(jīng)濟效益的主要領(lǐng)域.比如:l)微型機器人是一個非常復(fù)雜的機電系統(tǒng).美國正在研制的無人駕駛飛機僅有蜻蜓大小,并計劃進一步縮小成蚊子機器人,用于收集情報和竊聽.醫(yī)用超微型機器人是最有發(fā)展前途的應(yīng)用領(lǐng)域.它可進入人的血管,從主動脈管壁上刮去堆積的脂肪,疏通患腦血栓病人阻塞的血管.日本制定了采用機器人外科醫(yī)生的計劃,并正在開發(fā)能在人體血管中穿行、用于發(fā)現(xiàn)并殺死癌細胞的超微型機器人.2)微型慣性儀表:慣性儀表是航空、航天、航海中指示方向的導(dǎo)航儀器,由于要求體積小、重量輕、精度高、工作可靠.因此是微型機電系統(tǒng)應(yīng)用的理想領(lǐng)域.現(xiàn)在國外已有微型加速度幾何微型陀螺儀的商品生產(chǎn),體積和重量都很小,但尚需提高精度.由于MEMs的發(fā)展已初具基礎(chǔ),微型器件的發(fā)展也已達到一定水平,同時有微電子工業(yè)制造集成電路的經(jīng)驗可借鑒,各產(chǎn)業(yè)部門又有使用MEMS的要求,因此現(xiàn)在MEMS的發(fā)展條件已具備.4.微納米加工技術(shù)發(fā)展趨勢

微納米加工技術(shù)是一項不斷發(fā)展中的技術(shù).新技術(shù)取代老技術(shù),先進技術(shù)取代落后技術(shù)是客觀發(fā)展規(guī)律.加工技術(shù)本身從來都只是手段,其目的是服務(wù)于科學(xué)研究或工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn).因此新的科研課題或新的工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)會不斷對加工技術(shù)提出新的要求.新的加工技術(shù)將會不斷出現(xiàn).5.參考文獻

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第五篇：食品加工技術(shù)

食品加工技術(shù)培訓(xùn)講座

黃國柱

[培養(yǎng)目標(biāo)]培養(yǎng)能從事食品生產(chǎn)加工、設(shè)備操作與維護、生產(chǎn)管理與品質(zhì)控制、產(chǎn)品開發(fā)、工程設(shè)計等崗位高素質(zhì)高級技能型專門人才。

[主要課程] 食品生產(chǎn)技術(shù)（焙烤、肉制品、乳制品、飲料、方便休閑、果蔬制品）、食品安全與品質(zhì)控制、食品生物化學(xué)、食品微生物、食品加工原理、專業(yè)綜合實訓(xùn)及畢業(yè)實踐等。

[就業(yè)趨向]可直接從事食品生產(chǎn)企業(yè)的工藝員、技術(shù)員、品控員、質(zhì)檢員、管理員及食品的生產(chǎn)、經(jīng)營管理、質(zhì)量監(jiān)督、技術(shù)服務(wù)等工作。

食品藥品監(jiān)督管理

[培養(yǎng)目標(biāo)]培養(yǎng)掌握食品感官、理化、微生物檢驗技術(shù)和質(zhì)量管理等方面的高素質(zhì)高級技能型專門人才。

[主要課程]食品理化檢驗技術(shù)、儀器分析、食品安全與品質(zhì)控制、食品質(zhì)量管理、食品微生物、食品感官評定、專業(yè)綜合實訓(xùn)及畢業(yè)實踐等。

[就業(yè)趨向] 適合于海關(guān)、商檢、衛(wèi)檢、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所、各類食品生產(chǎn)企事業(yè)單位等，從事食品分析與檢驗、質(zhì)量和安全的監(jiān)督與管理等工作。

食品營養(yǎng)與檢測（食品營養(yǎng)與保健方向）

[培養(yǎng)目標(biāo)]培養(yǎng)具備營養(yǎng)健康指導(dǎo)、保健食品生產(chǎn)，能從事營養(yǎng)

保健食品生產(chǎn)操作、技術(shù)管理、品質(zhì)控制與營銷，食品營養(yǎng)與健康服務(wù)的高素質(zhì)高級技能型專門人才。

[主要課程] 基礎(chǔ)營養(yǎng)學(xué)、公共營養(yǎng)、特殊人群營養(yǎng)、功能食品生產(chǎn)、食品質(zhì)量管理、食品生物化學(xué)、專業(yè)綜合實訓(xùn)及畢業(yè)實踐等。

[就業(yè)趨向]從事營養(yǎng)健康指導(dǎo)、營養(yǎng)配餐、保健食品生產(chǎn)、食品質(zhì)量安全與監(jiān)督等工作。

食品貯運與營銷

[培養(yǎng)目標(biāo)]培養(yǎng)掌握農(nóng)產(chǎn)品貯藏與保鮮、食品質(zhì)量控制、食品市場營銷、企業(yè)經(jīng)營管理等高素質(zhì)高級技能型專門人才。

[主要課程]食品貯藏與保鮮、農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)、食品商品學(xué)、市場營銷、食品質(zhì)量管理、食品包裝學(xué)、食品市場調(diào)查、專業(yè)綜合實訓(xùn)及畢業(yè)實踐等。

[就業(yè)趨向]可到各類食品生產(chǎn)企事業(yè)單位和食品經(jīng)營管理部門，從事食品貯藏保鮮、經(jīng)營管理、產(chǎn)品銷售等工作。

食品生物技術(shù)

[培養(yǎng)目標(biāo)] 培養(yǎng)掌握發(fā)酵食品生產(chǎn)與管理、新產(chǎn)品開發(fā)與研制、安全檢測、品質(zhì)控制等方面的高素質(zhì)高級技能型專門人才。

[主要課程] 食用菌生產(chǎn)技術(shù)、酶制劑生產(chǎn)與應(yīng)用、發(fā)酵調(diào)味品生產(chǎn)技術(shù)、食品理化檢驗技術(shù)、食品微生物、專業(yè)綜合實訓(xùn)及畢業(yè)實踐等。

[就業(yè)趨向]可在食品、商檢、輕化工、衛(wèi)生防疫、環(huán)保等行業(yè)從事產(chǎn)品開發(fā)、檢疫檢驗、生產(chǎn)與管理等工作。

飼料與動物營養(yǎng)

[培養(yǎng)目標(biāo)]培養(yǎng)掌握動物營養(yǎng)、飼料生產(chǎn)、動物生產(chǎn)及動物保健的基本知識和基本技能的高素質(zhì)高級技能型專門人才。

[主要課程] 動物營養(yǎng)學(xué)、配合飼料學(xué)、飼料企業(yè)管理、飼料營銷學(xué)、飼料加工工藝與設(shè)備、飼料分析與質(zhì)量檢驗、專業(yè)綜合實訓(xùn)及畢業(yè)實踐等。

[就業(yè)趨向]可在飼料生產(chǎn)企、事業(yè)單位從事生產(chǎn)與管理等工作。