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cnc超精密加工对于环境有哪些要求?

编辑:Admin    发布时间:2020-09-03   浏览:

    超精密加工是现代化科技跟精密机械制造领域中必不可少的一种机械制造工艺,这也代表着一个时代最高的精密等级的加工,目前的超精密加工一般所指的是加工精度达到了0.1um或者是表面的加工粗糙度实现了ra0.01um以及达到加工允许误差跟加工尺寸纸币实现10-6的加工技术;
    超精密加工比较关键的问题便是切除接近工程材料的原子、分子尺寸的极微薄材料层,如果要实现超精密加工,除了应该需要实现这种工艺的数控设备、工件材料、刀具以及检测仪器跟检测技术之外,对于环境的要求也非常苛刻,其不仅需要净化空气的技术,还需要采用防止受微振、温度变化、湿度变化跟电磁波等影响的措施,有时候还需要进行定量研究,以便能够得到有效的控制;
    鸿威盛精密科技专注于高精密加工到目前为止已经拥有二十六年经验,今天,跟随鸿威盛一起来看看,超精密加工对于环境的要求都有哪些?
    1、超精密加工的空间序列化
    超精密加工的环境,能够因为功能不同而有所不同,其设计众多方面的技术,所以是各种不同用途相互配个的特有环境,有鉴于此,需要将对应的环境条件进行综合配套,比方说,对钢材而言,温度变化1摄氏度,每10cm的长度就有可能产生1um的变形,换句话说,对于要求是0.1um的超精密加工,必须有能够控制小于0.1摄氏度的温度变化的措施,并且,对于使用光的装置来说,因为微小的外部换金变化都会引起光轴的偏移,所以,对于微小振动、日照、温度变化所引起的房屋的热胀冷缩以及室内空气波动跟电磁波影响也有着相应的要求,从这儿可以看出来,超精密加工的洁净环境不仅仅是确保空气的洁净度而已;
    在设置超精密加工洁净环境的时候,不能够进行单独的设置,需要采取空间序列化方式,组成由低层次向高层次的流向线,只有这样,即便是在环境遭遇破坏的时候,超精读环境系统也能够得到应有的保护,超精密环境的整体设施的一部分是将超精密环境包围其中的结构;
   

    2、环境的空气净化
    在超精密加工过程中,一个颗粒直径为0.3um的灰尘,就会引起判断错误而发生报废,在没有净化的车间内装配空气轴承或者是其他的精密轴承,落入的灰尘会拉毛零件的表面,所以,为了进行超精密加工,需要建立洁净室,洁净室所指的是将空气中的灰尘、细微颗粒以及室内的气压、温度、湿度、气流分布跟形状、速度等控制在一定的范围之内而采取措施的房间,洁净室因为加工对象跟加工精度的不同而不同,目前,在国际上采用的净化标准等级,一般按照百级、千级、万级以及十万级集中,对于超精密加工的车间,1立方米的空气当中直径待遇0.3um以上的尘埃数量需要小于100个,目前又提出了净化标准等级为10级的要求,并且其颗粒的大小从0.3um下降至0.1um,大家所居住的城市空间的净化等级一般是百万级,由此可见,洁净度达到10级的环境空间是何等洁净;
    不同的行业要求有不同级别的洁净室,为了实现跟保持所要求的净化等级,必须要分别满足以下基本要求:
    A、不携带微小颗粒进入到洁净室
    a、穿无尘工作服跟经过风吹脱尘之后再进入到洁净室当中;
    b、物品经过运输箱送至洁净室;
    c、防止为了保障压差而混入污染的空气;
    d、要求有非常好的封闭性;
    B、不产生颗粒
    a、操编辑需要穿无尘工作服;
    b、尽量采用最短的作业路线;
    c、选择不会产生灰尘的装饰材料;
    C、不要让灰尘停留
    a、选择难以堆积颗粒并且容易清扫的装饰材料;
    b、采用不易带静电的材料;
    D、不适用产生微粒扩散并进行排气
    a、在污染源附近进行排气;
    b、要让室内空气层流化,不让污染空气扩散并且及时排除;
    最近十多年以来,因为尖端技术的不断发展,对于超精密环境提出了更加严格的要求,要控制的微粒从0.5um提升至0.3um,甚至是0.1~0.01um,为此,美国最近提出了10级跟1级超洁净室的标准;
    因为出现了超高性能过滤器才让高精度洁净室得到实现,超高性能过滤器有过滤0.3um颗粒达到99.97个百分点的能力,并且性能更高的过滤器能够实现0.1um粒子过滤达到99.999的百分比以上,因为环境水平是按照洁净等级来区别的,级别越高的洁净室,其建设的费用跟运转的费用都更高,所以,主要将最为重要的部分环境设定为高洁净级,而其周围可相应的设定低一些的洁净环境;
    洁净室的空气净化系统主要有两种形式,越接近洁净室,就越需要选定高性能的过滤器,系统1是空气净化的基本形式,如果需要高净化环境的时候,就需要采用系统2的形式,过滤器种类可以分为粗、中等、高性能跟超高性能等四种,在选择过滤器的时候,最为重要的是有效的组合问题;
   

    洁净室的换气次数能够根据接近及按照以下来确定:
    十万级:10~20次/hr;
    万级:20~30次/hr;
    千级:50~80次/hr;
    百级:控制排气流速为0.5m/s以下,但是,在紊流时,即便换气次数增加至80次/hr以上,也不能让接近登记提升,为了保持洁净室内的洁净度,必须的空气量能够用以下方式求得:
    Q=(P1*P2*P*C0Q1+M)/C+R*P3*P*Q2
    程式中,q1代表的是外部空气输入量(m?/hr);
    q2代表的是空气排出量(m?/hr);
    r代表的是再循环率;
    C0代表的是外部空气污染物的浓度(个/m?);
    M代表的是室内产生的污染量(个/m?);
    C代表的是室内允许的污染度(个/m?);
    P1代表的是粗过滤污染物质的通过率;
    P2代表的是中间过滤器污染物质的通过率;
    P代表的是最终过滤器污染物质的通过率;
    为了持续的保持超精密加工的环境,必须要控制好气流的方向并且保持压力
    A、气流方向的控制
    a、非层流方式,将经过超高性能净化的空气,比如普通空调的方式相同,由天花板吹入到室内,由地面或者接近地面的墙壁将空气抽出,用洁净的空气稀释室内灰尘的浓度,达到净化空气的目的,因为空气的流向不同,所以称为非层流方式,这种方式比较适用于洁净度比较低等级的洁净室,其建设费跟运转费都非常低;
    b、层流方式,将洁净的空气以均匀的速度朝着一个方向直接流经加工区域,是以洁净的空气冲洗灰尘,所以就能够获得比较高的净化度,其分为垂直层流跟水平层流两种,这种方式适用于洁净度比较高的洁净室,但是其建设的费用跟运转费用都非常高,两种方式都需要认真考虑作业区域跟机床的步数;
    c、净化隧道方式,这种方式使用的风量比较少,整个装置比较小,其优点是维修比较容易,建设费用跟运转费用以及管理费用都比层流方式便宜,其缺点是加工设备的尺寸跟形状受到限制,人跟物的活动路线也会有限制,至于说选择上面的哪种形式,主要是根据所要求的环境水准跟加工内容来确定;
   

    B、室内压力的控制
    为了保持超精密加工环境的洁净度跟温度与湿度,就需要让室内的压力比外部高,以防止外部环境的污染空气跟不同温度湿度的空气进入到室内,就越要提升洁净室内的正压,为了让室内的压力为正压,空气的输入量就必须要大于排除量,所以,重要的是正确的控制排气量,为了维持室内外的稳定压差,需要设置调整压力的平衡阻尼器,美国标准中规定,此压差为1.27,mmH2O;
    一般来说,室内的压力是由洁净度最高的工作室向洁净度低的工作室逐次降低,让空气只向着一个方向流动,人员跟物品的移动流向是由洁净度低的区域向洁净度高的区域移动,并且,为了在维修的时候或者出现意外的时候不发生气流逆流,建议采取一些安全措施;
    3、环境的温度与湿度
    在超精密环境当中,温度与湿度也是环境的基本因素,温度跟湿度稍有变化都会对加工的精密等级发生影响,温度跟湿度有着非常密切的关系,为了控制严格的湿度,对唯独要要进行严格的控制,其环境温度一般是20~60摄氏度,允许正负偏差0.5摄氏度,对于洁净室的温控控制范围是非常重要的,在要求比较高的精度加工作业当中,其温度控制范围则会更加严格;湿度跟加工内容有关,通常情况下,湿度总是需要控制在40~50%的相对湿度,湿度的允许范围跟温度的允许范围有关,正负百分之十的湿度控制范围对应于±2℃的温度控制范围,±5%的湿度控制范围是±1℃的温度控制范围,在要求严格的低温湿度条件时,使用一般的冷冻机并不能除湿,需要使用专门的冷冻设备;
    一般情况下,为了保持洁净室的洁净度,要增加空调机的供气量,让室内的变动幅度减少,但是需要充分的掌握好设备的发热量;
    4、环境的微振动
    目前,对于超精密加工有影响的微振动也已经作为一种重要的问题被提及出来,这种微振动对于提升机床加工的精度与提升生产率都有非常大的影响,对于超精密加工构成影响的微振动的频率跟振幅,通常还没有具体的数值跟指标。在一般的情况之下,对于精密环境构成影响的微振动,根据实际观测,大部分为振动加速度在2*10?m/S?,振幅在5um之下,频率在0.5~70Hz的微振动,这种水准的微振动跟建筑结构上必须要考量地震的振动相比,在振幅上是1/10~1/100,这种程度上的微振动属于“常时微振”的暗振动范围。因为对于这种微振动的允许值的要求逐步变得严格,所以经常需要测量“常时微振”。为了对微振动采取对应的措施,需要准确的找出振动源,抓住其传播的途径,仔细的检查每一个环节,一直到查名没有超出允许值位置,一般的振动源主要有以下:
    a、自然界振动,这种振动的频率比较低,振幅一般为0.1~5um;
    b、佳通振动,一般是“常时微振”的1~10倍,频率一般在15Hz左右;
    c、人的步行振动,人在步行的时候,加力周期是0.5s,相对Hz的频率来说,地板本身编程脉冲加振,并且持续进行固有的衰减振动,在正常情况之下,振幅一般是3~5um;
    d、机床设置的振动,机床的振动作为振动源影响是很大的,其是复杂的多渠道传播,有的时候能够引起数十微米的位移,使用高性能防振材料能够将位移缩小到10um之下,振动频率一般为15Hz左右;
    对于上述的振动,首先需要查名是怎么传递给建筑物的,在房屋内又是怎么传播并且对微振动的允许值是多少,假设构成有影响的数值的话,就必须在建筑的设计上考量采取预防措施;
    5、环境条件的其他要求
    A、要防止电磁波环境,为了防止电磁波造成的干扰跟破坏,对于某些特定设备来说,需要建造能够屏蔽电磁波的环境;
    B、防止静电环境,因为静电会造成半导体元器件的伤害,让胶片感光,出现气泡以及粘附灰尘等颗粒,造成生产跟质量事故,所以,需要采取防止物体带电的措施;
    C、必须要充分的将光的因素以及声音、放射线等因素考虑进去,这些都会对环境产生影响;
    6、总结
    通过上面的先容,大家能够看到恒温、恒湿、空气净化跟防振是目前超精密加工的必要环境跟主要保证。作为超精密加工的作业环境,其涉及到多个方面的技术,因此,必须要从建筑、应用设备、空调设备、生产装备以及维修方法再到人员的管理等众多方面进行综合配套的紧密联系,才能够适应超精密加工技术发展的需要;

    以上便是超精密加工对于环境的要求,通过今天的分析,希翼能够对您有所帮助,深圳市鸿威盛精密科技专注于精密零部件的定制与批量化制造,如果您有相关的产品需求,欢迎您致电鸿威盛,大家将为您提供完善的产品解决方案与优质的服务;

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