現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)分析

王鐵俊

沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車分院 遼寧沈陽 110000

1 我國(guó)現(xiàn)代化機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

我國(guó)現(xiàn)代化機(jī)械制造工藝，基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展較為穩(wěn)定且制造能力較強(qiáng)，這在基礎(chǔ)機(jī)械應(yīng)用以及機(jī)械的制造成本、應(yīng)用成本降低方面發(fā)揮了重要的作用。另外，精密加工技術(shù)發(fā)展方面，宏觀發(fā)展現(xiàn)狀較為良好[1]，各類技術(shù)的發(fā)展均達(dá)到了國(guó)際生產(chǎn)水平，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)精密加工技術(shù)的發(fā)展還有較大提升空間。例如日常生活中應(yīng)用的圓珠筆筆尖，我國(guó)在2016年之前不具備生產(chǎn)能力，主要從日本、德國(guó)進(jìn)口，其中主要原因?yàn)椋翰痪邆湎嚓P(guān)材料生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行能力以及工藝生產(chǎn)技術(shù)。直至2016年9月，我國(guó)太鋼集團(tuán)正式研發(fā)成功2.3mm圓珠筆筆尖，2017年年初實(shí)現(xiàn)了2.3mm圓珠筆筆尖的量產(chǎn)。

2 現(xiàn)代化機(jī)械制造技術(shù)分析

2.1 電火花加工

隨著對(duì)零件應(yīng)用場(chǎng)合性能要求的逐步提高，高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性金屬材料逐步得到應(yīng)用。如硬質(zhì)合金，鈦合金，高強(qiáng)度模具鋼等得到廣泛應(yīng)用。在常規(guī)機(jī)械加工時(shí)因其材質(zhì)和工藝的原因，造成加工困難，模具局部型腔加工難度大。針對(duì)這種情況應(yīng)用線切割機(jī)床、電火花機(jī)床、電火花小孔機(jī)機(jī)床加工硬度高，型腔類工件的難題迎刃而解。加工對(duì)象上，除普通金屬、高硬度合金外，同樣適合加工半導(dǎo)體，導(dǎo)電性陶瓷等材料。加工范圍已能加工大尺寸和大厚度工件。形狀不限于二維輪廓的，如天圓地方類工件。隨著電火花加工技術(shù)的發(fā)展和完善，理論研究日趨成熟，使電火花加工設(shè)計(jì)有了可靠的理論分析依據(jù)和實(shí)際實(shí)施途徑。

2.2 超聲波加工

超聲波加工可以加工高硬度硬質(zhì)合金，淬硬模具鋼等硬淬金屬材料，并且適合不導(dǎo)電的非金屬硬脆材料的精密加工和成型加工。超聲波還可以用于清洗、探傷和焊接等工作[2]。適合加工各種硬脆材料，在電火花加工對(duì)脆硬材料無法完成的條件下，特別適合加工不導(dǎo)電材料。加工精度高，表面質(zhì)量好尺寸精度可達(dá)IT1級(jí)。表面粗糙度Ra0.63-0.08um,零件組織不發(fā)生變化，無殘余應(yīng)力和變形等。其中超聲波加工工藝參數(shù)主要包括加工速度、加工精度、表面質(zhì)量、工具磨損等。在實(shí)際加工過程中對(duì)工件成型起到?jīng)Q定作用[3]。

2.3 激光加工

激光加工幾乎可以加工任何材料，加工熱影響區(qū)下，組織不發(fā)生變化，光束方向性好，其光束斑點(diǎn)可以聚焦?？梢赃M(jìn)行選擇性加工、精密加工。具有很強(qiáng)的優(yōu)越性。由于激光的功率密度高，加工的熱作用時(shí)間很短，熱影響區(qū)小，幾乎可以加工任何材料，如金屬材料、非金屬材料。透明材料經(jīng)過色化也可以進(jìn)行加工。激光加工不需要工具，不存在工具損耗、更換和調(diào)整等問題。適用于自動(dòng)化連續(xù)作業(yè)。激光束可以聚焦到微米級(jí)，輸出功率可以調(diào)節(jié)，且加工中沒有任何機(jī)械力的作用，所以適合精密加工。激光加工不受電磁干擾。與電子束加工相比，其優(yōu)越性在于可以在大氣中進(jìn)行，且加工裝置簡(jiǎn)單。激光除可以用于材料蝕除加工外，還可以進(jìn)行焊接、熱處理、表面強(qiáng)化或涂敷、引發(fā)化學(xué)反應(yīng)等加工。

3 精密加工技術(shù)分析

（1）超精密切削。超精密切削是以SPDT（Vishay單片SPDT模擬開關(guān)）技術(shù)為核心，主要是采用了空氣軸承主軸、高剛性、氣動(dòng)滑板、高精度工具、反饋控制、環(huán)境溫度控制等，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)別的粗糙度。多數(shù)是應(yīng)用金剛石刀具銑削，在平面和非球面光學(xué)元件、有機(jī)玻璃、塑料制品、陶瓷、復(fù)合材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。但是金剛石在使用中存在著損耗問題，未來會(huì)發(fā)展鍍膜技術(shù)改善金剛石刀具在加工硬化鋼材時(shí)的損耗[4]。

（2）超精密磨削。精密磨削在長(zhǎng)期發(fā)展中衍生出了超精密磨削，該項(xiàng)技術(shù)的核心就是金剛石砂輪修整，在實(shí)際生產(chǎn)中可以確保磨粒的微刃性、等高性。該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用十分廣泛[5]，特別是在高精度機(jī)械構(gòu)件加工中可以充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。被磨削之后，工件表面的磨削痕跡幾乎不可見，之后再對(duì)工件進(jìn)行摩擦、拋光，最后即可生成超精度加工面，當(dāng)今超精密磨削可以加工出圓度為0.01μm工具，尺寸精度達(dá)到了0.1μm、表面粗糙度為Ra0.005μm圓柱零件。

（3）超精密研磨。超精密研磨技術(shù)包括機(jī)械研磨、化學(xué)機(jī)械研磨、浮動(dòng)研磨、彈性發(fā)射加工、磁力研磨等多項(xiàng)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)“無振動(dòng)”研磨、精密溫控、潔凈環(huán)境、細(xì)小且均勻的研磨劑。該項(xiàng)技術(shù)所加工出的球面精度達(dá)到0.025μm，表面粗糙度為Ra0.003μm。

總之，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，需要抓住設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝實(shí)施的每個(gè)要點(diǎn)，確保工件生產(chǎn)符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，精密加工可以提高工件產(chǎn)品質(zhì)量，但是實(shí)現(xiàn)起來較為繁瑣，需要配合上先進(jìn)的精加工工藝，工作人員在操作中也要認(rèn)真盡責(zé)，這樣才能夠全面提高機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)效能。