淺析精密機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

何晨龍

摘 要：一般來講，一個(gè)國家的精密加工水平代表著其制造技術(shù)的發(fā)展水平。為推動(dòng)機(jī)械加工行業(yè)的進(jìn)步，增強(qiáng)世界范圍內(nèi)的競爭力，關(guān)鍵是加強(qiáng)精密加工技術(shù)，提高加工精度。本文主要以精密機(jī)械加工技術(shù)為核心，介紹了精密機(jī)械加工的五大內(nèi)容，并分析了目前精密機(jī)械加工的情況及未來的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：加工精度；精密加工；發(fā)展趨勢(shì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.009

近幾年，機(jī)械制造技術(shù)得到了快速發(fā)展，生產(chǎn)效率與技術(shù)精度不斷提高。其中，生產(chǎn)效率的提高主要源于自動(dòng)化的應(yīng)用與改進(jìn)，目前CNS逐漸向CIMS轉(zhuǎn)變，并且已經(jīng)運(yùn)用于一些領(lǐng)域中，發(fā)揮了重要作用，受到了各個(gè)國家的關(guān)注；而技術(shù)精度的提高源于精密加工向超精密加工的轉(zhuǎn)變。

精密機(jī)械的發(fā)展使現(xiàn)代產(chǎn)品的精度越來越高，超大規(guī)模集成電路就是這一背景的產(chǎn)物，其要求將幾十萬個(gè)元件或更多集成在一平方毫米的平面上，線寬僅為1μm，位置誤差與形狀誤差低于0.05μm，因此要求更高的機(jī)床精度，加工技術(shù)也需要進(jìn)行改進(jìn)來滿足加工需要。

1 精密機(jī)械加工種類

依據(jù)特點(diǎn)與原理方面的不同，精密加工主要分為四類，即復(fù)合加工方式、特種加工方式、磨料加工方式與刀具切削加工方式。

近幾年，加工技術(shù)也得到了進(jìn)步，加工原理更加多樣化，所以在精密加工領(lǐng)域，主要是微細(xì)加工領(lǐng)域，依據(jù)零部件特點(diǎn)與成形機(jī)理方面的不同，精密加工主要分為三種，即變形加工方式、結(jié)合加工方式與去除加工方式。變形加工方式中，借助力、分子運(yùn)動(dòng)、熱量等使零件變形，其形狀、大小、性能通常都會(huì)發(fā)生變化，該方式包括鍛壓、鑄造等；結(jié)合加工方式中，借助理化方法將其他材料附著、注入或焊接在零件表面中，該方式包括焊接、粘接、氧化、電鍍等；去除加工方式即分離加工方式中，借助光照、電力、熱量等將零件中的某一部分去除，該方式包括磨削、切削等?？傊?，加工方法不再局限于傳統(tǒng)手段，而是增添了變形、堆積等新特點(diǎn)，另外，其還注重零件的表面處理，促進(jìn)了表面加工技術(shù)的產(chǎn)生。

2 精密機(jī)械加工工藝及其優(yōu)勢(shì)

相比于無屑工藝，精密機(jī)械加工（切削加工）具有較大的優(yōu)勢(shì)，這主要體現(xiàn)在其材料切除率高，且成本較低。對(duì)比切削加工與離子加工技術(shù)即可得到上述結(jié)論，為了確保離子加工技術(shù)的材料切除率，需要花費(fèi)較大的能量。同時(shí)，切削加工能夠使零件具備較高的精度。無屑工藝在工廠的大量生產(chǎn)中十分常見，但運(yùn)用這項(xiàng)工藝之后，仍然需要切削加工來進(jìn)行后續(xù)處理，從而保證零件形狀符合要求。

切削加工已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域有多應(yīng)用，因?yàn)楫?dāng)前機(jī)械制造對(duì)產(chǎn)量的要求有所下降，對(duì)尺寸與形狀的要求逐漸上升，機(jī)械加工有了新的發(fā)展趨勢(shì)。使用車床需要不同車削加工方法，然而磨削、切齒、銑削等過程可以在一臺(tái)車床中進(jìn)行，該工序集成的發(fā)展趨勢(shì)較為顯著。

3 精密機(jī)械加工包含的內(nèi)容

眾所周知，精密機(jī)械加工中影響因素多，成本花費(fèi)高，技術(shù)難度大，產(chǎn)品較為獨(dú)特，其包含的內(nèi)容有：

（1）加工材料。為了保證精密機(jī)械加工效果，選取的加工材料需要在化學(xué)性能、化學(xué)成分、加工性能等方面達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且其應(yīng)性能穩(wěn)定、質(zhì)地均勻、較為完整，外在和內(nèi)在都無缺陷。

（2）加工機(jī)理。一種是對(duì)傳統(tǒng)加工工藝進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)其精密化；另一種是研究特種加工工藝。傳統(tǒng)加工工藝包括精密砂帶切削、精密高速切削、金剛石刀具切剛等，特種加工工藝包括激光束、電子束等高能束加工、光刻、電化學(xué)加工等，另外，利用符合加工機(jī)理的超聲波珩磨、磁性研磨、電解研磨等加工工藝出現(xiàn)并得到發(fā)展。對(duì)加工機(jī)理開展相關(guān)研究能夠?yàn)榫芗庸ぬ峁﹫?jiān)實(shí)的理論保障。

（3）質(zhì)量檢測(cè)。機(jī)械加工后需要利用檢測(cè)技術(shù)得到零件的相關(guān)參數(shù)，檢測(cè)方式可以分為離線檢測(cè)、在線檢測(cè)以及在位檢測(cè)三種。

（4）加工設(shè)備。加工設(shè)備的完整可靠為精密機(jī)械加工的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)，為此，機(jī)床需要達(dá)到高剛度、高精度的要求，并且具備優(yōu)良的穩(wěn)定性，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化。其他設(shè)備包括金剛石砂輪、金剛石刀具、立方氮化硼刀具等，也應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確保加工質(zhì)量。

（5）工作環(huán)境。溫度、防振、濕度、放射線、電磁等因素都會(huì)影響工作環(huán)境，進(jìn)而影響機(jī)械加工精度與產(chǎn)品質(zhì)量。

4 目前精密機(jī)械加工發(fā)展情況

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前精密加工的最高水平為：表面粗糙度不超過0.01μm，形狀公差不超過0.01μm，尺寸公差不超過0.5μm～1μm。機(jī)床種類較多，包括超精密磨加工機(jī)、精密研磨機(jī)與精密銑床等，構(gòu)成機(jī)床的零件包括彈性導(dǎo)軌，動(dòng)、靜壓軸承與導(dǎo)軌等，將磨科作為刀具，選用的材料為金剛石，精密直流伺服電機(jī)（微機(jī)用于自適應(yīng)控制，閉環(huán)）與直流伺服電機(jī)（帶有編碼器用于邏輯控制，半閉式）為控制系統(tǒng)。從設(shè)計(jì)角度講，CAD技術(shù)應(yīng)用范圍逐漸增大；從管理角度講，新型生產(chǎn)模式的理論研究與實(shí)踐探索加速了管理現(xiàn)代化進(jìn)程。

5 精密機(jī)械加工發(fā)展趨勢(shì)

近幾年，機(jī)械制造業(yè)對(duì)技術(shù)精度提出了更高的要求，而精密加工是必然的發(fā)展方向。高精度有利于改善產(chǎn)品性能，增強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品功能，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的小型化。因此，大力發(fā)展精密加工，才能使企業(yè)占據(jù)更多的市場份額，提升競爭力。

制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了精密機(jī)械加工的進(jìn)步，使精密機(jī)械加工精度向微米級(jí)、亞微米級(jí)方面發(fā)展，未來普通加工技術(shù)、精密加工技術(shù)與超精密加工技術(shù)所能達(dá)到的精度分別為1μm、0.01μm與1nm，并且超精密加工技術(shù)已經(jīng)在向0.1nm方向發(fā)展。加工精度的提高有利于實(shí)現(xiàn)制造裝配的自動(dòng)化，進(jìn)而帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

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