Les percées dans la technologie de traitement et d’application des composants de base des machines-outils d’ultra-précision peuvent fournir un soutien technique solide à la survie et au développement de l’industrie manufacturière. Cependant, les machines-outils d'ultra-précision et les composants de base clés de la Chine dépendaient auparavant principalement des importations.
Le traitement de la rondeur cylindrique des pièces d'arbre dans le pays et à l'étranger est essentiellement réalisé par des rectifieuses cylindriques d'ultra-précision. En prenant comme exemple le meulage d'un noyau d'arbre d'un diamètre de 100 mm et d'une longueur de 300 mm, la meuleuse cylindrique de notre pays peut probablement broyer jusqu'à un niveau de 1 à 2 microns, tandis que les pays étrangers peuvent atteindre un niveau de 0,3 à 0,5 microns.
Afin de résoudre les problèmes techniques des machines-outils et des composants clés, Dai Yifan, professeur à l'Université nationale de technologie de la défense, et son équipe ont passé 5 ans à proposer une technologie de traitement de modification déterministe pour la rondeur extérieure des pièces d'arbre, qui a amélioré la précision de l'arrondi du noyau de l'arbre à 0,1 micron et l'a développé avec succès. Présentation de la broche à pression statique d'air ultra-précise. Récemment, après des tests effectués par l'Institut chinois de métrologie, les paramètres pertinents de la broche hydrostatique ont atteint le niveau avancé international, ce qui améliorera efficacement la précision d'usinage d'ultra-précision de mon pays. Les résultats de recherche pertinents ont été publiés dans « Materials » et « Micro Machinery ».
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Mesure in situ multi-capteurs à mandrin. Photo gracieuseté de l'Université nationale de technologie de la défense
Broyer des pièces d'ultra précision comme une pelle
La raison pour laquelle les machines-outils d'ultra-précision et les composants de base clés de la Chine dépendaient auparavant principalement des importations est que le plus gros problème technique réside dans le manque de « machines de travail » pour le traitement des pièces essentielles, c'est-à-dire des machines qui fabriquent des machines et des machines, également connues sous le nom de machines-outils, notamment les tours, les meuleuses, les raboteuses, les perceuses, etc., sont les outils nécessaires à la fabrication d'outils et la base de l'autonomie industrielle.
L'usinage général est un processus de « copie » de la précision des machines-outils sur des pièces. En d’autres termes, sans machines-outils de haute précision, il est impossible d’usiner des pièces de haute précision. Sans pièces de haute précision, les composants et les machines-outils de haute précision ne peuvent pas être assemblés. L’absence d’une machine en état de marche pour fabriquer des pièces de haute précision limite le développement de l’ensemble de l’industrie des machines-outils d’ultra-précision.
L'équipe de Dai Yifan est engagée depuis longtemps dans la recherche et le développement de technologies de fabrication optique modernes. Ils ont constaté que la précision de fabrication finale des pièces optiques dépasse de loin la précision de l'équipement de traitement utilisé et que le principe de base de la fabrication optique est de supprimer progressivement les points d'erreur élevés dans le traitement évolutif de précision. L'équipe a tenté d'appliquer cette méthode de traitement basée sur le principe de « l'évolution de la précision » au traitement de haute précision de pièces mécaniques. Enfin, grâce à l'innovation des principes de traitement, ils ont proposé un processus de modification déterministe de la rondeur extérieure des pièces de l'arbre, dépassant ainsi la limite de la « machine de travail » de haute précision.
Comment fonctionne le processus de mise en forme déterministe ? "C'est comme utiliser une pelle pour niveler un terrain, c'est-à-dire pelleter une quantité appropriée de terre sur les zones sillonnées et inégales, et répéter cette opération jusqu'à obtenir un terrain très plat." Dai Yifan a déclaré que ce processus repose sur un ensemble d'équipements numériques, notamment l'obtention de compteurs d'arrondi de haute précision pour les formes cylindriques, de machines-outils de rectification à commande temporelle qui réalisent un contrôle numérique et précis de l'enlèvement de matière, de programmes informatiques spéciaux qui obtiennent le temps de séjour de outils de meulage à des positions spatiales spécifiques, etc.
Les machines remplacent les travailleurs expérimentés
Avec l'aide de la nouvelle technologie, l'équipe de Dai Yifan a percé la technologie de traitement de meulage à contrôle temporel basée sur le principe de l'évolution de la précision, a formé une méthode de processus intégrée pour le traitement et les tests sur site des pièces cylindriques et a développé avec succès une technologie d'ultra-précision. broche aérostatique.
Les résultats des tests de l'Institut chinois de métrologie montrent que le voile radial de la broche à pression statique de l'air est inférieur à 15 nanomètres et que le voile de la face d'extrémité est inférieur à 15 nanomètres. S’il s’agissait d’un axe principal aussi grand que la terre, l’amplitude provoquée par le mouvement de rotation ne dépasserait pas 1 mètre.
Les résultats des tests montrent que la rigidité statique radiale de la broche aérostatique est supérieure à 200 N par micron et que la rigidité statique axiale est supérieure à 200 N par micron. En termes simples, cela signifie que la broche peut rester immobile sous une charge de gravité de 20 kilogrammes et que la déformation ne dépassera pas 1 micron. En comparant le manuel du produit Precitech, qui représente le plus haut niveau dans le domaine de l'ultra-précision aux États-Unis, les indicateurs techniques ci-dessus sont équivalents, voire supérieurs.
À l'heure actuelle, la rondeur extérieure des pièces d'arbre peut être traitée et meulée jusqu'à un niveau de quelques dixièmes de microns dans le pays et à l'étranger. Si vous souhaitez l'améliorer, vous ne pouvez compter que sur le meulage et le parage manuels. "Notre nouvelle technologie peut nous débarrasser de la dépendance à l'égard de maîtres ouvriers extrêmement expérimentés et peut facilement organiser la production selon le modèle d'industrialisation moderne, favorisant la production de masse et à haut rendement et l'application de composants de base d'ultra-précision." Dai Yifan a déclaré que les percées d'ultra-précision dans la technologie de traitement et d'application des composants de base des machines-outils fourniront un soutien technique solide pour la survie et le développement de l'industrie manufacturière, amélioreront la chaîne industrielle de soutien des machines-outils haut de gamme et amélioreront considérablement la compétitivité. de composants fonctionnels performants, et favoriser la localisation de machines-outils de précision et d'ultra-précision haut de gamme.
Dai Yifan a ajouté que ces avancées résoudront également efficacement les problèmes d'équipement d'ultra-précision et de processus de base rencontrés par le traitement d'ultra-précision des composants clés de détection et de guidage, faciliteront davantage la production en série de traitement d'ultra-précision des composants de base haut de gamme, et parvenir à la transformation rapide des résultats de la recherche scientifique.
