現(xiàn)代機械制造工藝及精密加工技術(shù)研究

劉 楊

(佳木斯防爆電機研究所有限公司,黑龍江佳木斯 154005)

0 引言

在眾多針對現(xiàn)代機械制造發(fā)展的研究成果中,均提到精密加工是其得到發(fā)展的重要組成部分。一方面,現(xiàn)代機械制造工藝的加工要求,使機械類產(chǎn)品的精密性得到有效的提升,在對機械制造工藝提出較高要求的同時,進一步加強了精密加工技術(shù)在現(xiàn)代機械制造工藝中應(yīng)用的必要性。另一方面,精密加工技術(shù)的發(fā)展對于現(xiàn)代機械制造工藝水平的提升具有良好的促進作用,在提升生產(chǎn)能力的同時,可以進一步提升機械制造產(chǎn)品的價值,從而使機械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展得到良好的保障。

1 現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術(shù)之間的關(guān)系

1.1 發(fā)展方向的一致性

在現(xiàn)代機械制造工藝與精密技術(shù)發(fā)展的過程中,兩者的發(fā)展方向具有明確的一致性。一方面,現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術(shù)的先進水平越來越高,無論是在研發(fā)還是執(zhí)行的流程過程中,機械制造工藝與精密加工技術(shù)都在朝著智能、精細、集成化的方向進行發(fā)展。雖然每個流程、環(huán)節(jié)具有一定的獨立性,但由于在實現(xiàn)的過程中各個環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)、緊密聯(lián)系,為機械制造工藝與精密加工技術(shù)的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)保障[1]。另一方面,現(xiàn)代社會對機械產(chǎn)品的需求發(fā)展過程中,同樣重視創(chuàng)新性技術(shù)的發(fā)展。在更加廣泛的角度上滿足社會、市場的多方面需求,也就使現(xiàn)代機械制造工藝與精密技術(shù)在發(fā)展的過程中必須重視技術(shù)的高新尖的方向發(fā)展,為我國機械制造行業(yè)的全面發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)。

1.2 制造、加工過程的系統(tǒng)性

現(xiàn)代機械制造與加工的過程中,先進性與精密程度對于提升產(chǎn)品的功能性有重要的作用。同時,機械制造與精密加工均具有較高的復(fù)雜性,需要融入更多的創(chuàng)新性技術(shù)來取得良好的發(fā)展。而在發(fā)展的過程中制造與加工過程具有更強的系統(tǒng)性,需要從多個角度提升現(xiàn)代機械制造以及精密加工的水平,從而使最終的產(chǎn)品擁有更好的質(zhì)量以及技術(shù)水平,使機械制造行業(yè)的發(fā)展得到充分的保障[2]。

2 精密加工技術(shù)與現(xiàn)代機械制造的應(yīng)用

2.1 精密加工技術(shù)

2.1.1 納米加工技術(shù)

納米加工技術(shù)在現(xiàn)代精密加工技術(shù)發(fā)展的過程中是國際尖端物理、先進工程、精密加工技術(shù)的重要體現(xiàn)。但在應(yīng)用的過程中,納米相關(guān)的加工條件相對比較苛刻,加工的過程存在極大的難度。特別是在小于1nm平面的加工過程中,任何常規(guī)的拋光、磨削方式都無法滿足納米加工技術(shù)的實際要求。在此基礎(chǔ)上需要進一步使用原子級別的拋光和加工技術(shù),才能夠進一步提升納米加工技術(shù)的精度和等級。我國現(xiàn)階段納米加工技術(shù)處于追趕西方發(fā)達國家的過程中,相較于西方發(fā)達國家納米加工技術(shù)的能力依然存在較多的問題。但同時,納米加工技術(shù)在半導(dǎo)體材料等方面的應(yīng)用是國際發(fā)展的重要方向,也是我國進一步追求技術(shù)革新與發(fā)展的重要基礎(chǔ)方向。例如在光刻技術(shù)發(fā)展的過程中,微納結(jié)構(gòu)需要通過進一步的蝕刻或者鍍膜,才能夠獲得高精度的結(jié)構(gòu)或者元件。同時,現(xiàn)代微納技術(shù)快速發(fā)展的過程中,微納米級別的測試與測量,也對納米加工技術(shù)的發(fā)展提出了更高的要求,并隨著科技的快速發(fā)展,不同的納米結(jié)構(gòu)以及器件也會在更多的領(lǐng)域中發(fā)揮作用[3]。現(xiàn)階段而言,納米結(jié)構(gòu)及器件主要用于超材料、超表面等材料加工的過程中,對其的研究也需要進一步加強微納的研究,從而進一步提升納米技術(shù)可應(yīng)用的范圍。

2.1.2 細微原子加工技術(shù)

在精密加工技術(shù)快速發(fā)展的過程中,可加工工件的外形和尺寸變得越來越小,越來越細微,但同時也進一步使設(shè)備的工作能力得到有效的提升。特別是在電子元器件發(fā)展的過程中,電子元器件的體積不斷縮小到微體系微米、納米級別,也因此使細微原子加工技術(shù)成為精密加工技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。該加工技術(shù)意味著進一步突破材料的微觀性質(zhì),并對其進行有效的控制。在精細加工技術(shù)快速發(fā)展的過程中,對細微原子加工技術(shù)的發(fā)展可能會建立全新的理論體系,甚至進一步產(chǎn)生與之相關(guān)的全新學科。但總的來講,現(xiàn)階段細微原子加工技術(shù)主要朝著半導(dǎo)體材料、器件的微型化加工過程方向發(fā)展,將單層原子進行單晶材料生長,并通過蝕刻、光刻等方式,將原子一個一個的剝離或者處理,從而使其滿足半導(dǎo)體材料發(fā)展與使用的多方面要求。

2.1.3 精密切割技術(shù)

相較于納米和細微原子加工技術(shù),精密切割技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中更加常見,精密的部位切割,可以使材料的加工變得更加精細,從而生產(chǎn)出符合實際要求的工件模型。精密切割技術(shù)在應(yīng)用的過程中具有操作簡便等特點,在加工的過程中,精密切割技術(shù)通常不會受到外界因素的影響。但同時,在展開精密切割的過程中,還需要對材料的硬度、塑形、規(guī)格等參數(shù)進行有效的研究,從而選擇符合加工精度的機床以及加工工藝,避免在加工過程中因溫度過高或者部件的振動等客觀原因?qū)ぜ庸ぞ葞淼牟涣加绊慬4]。為了進一步提升精密切割技術(shù)的應(yīng)用水平,還需要充分利用自動化監(jiān)測系統(tǒng),實施監(jiān)測機床、加工設(shè)備的運行情況,了解各方面的運行參數(shù),判斷設(shè)備的工作狀態(tài),從而避免因設(shè)備工作效果不佳而導(dǎo)致的加工質(zhì)量問題。

3 現(xiàn)代機械制造技術(shù)

3.1 焊接技術(shù)

焊接技術(shù)作為傳統(tǒng)的機械制造工藝,是保障機械制造水平的重要工藝。除了最常見的焊接技術(shù),現(xiàn)代機械制造技術(shù)中還進一步應(yīng)用電阻焊、氣體保護、螺柱、埋弧等焊接技術(shù),以進一步提升機械加工制造的最終效果。

3.1.1 電阻焊

該工藝在應(yīng)用的過程中,需要將電源的正負極接入到焊接物中,在電流的影響下實現(xiàn)對工件的焊接。相較于傳統(tǒng)的氣焊、熱焊,電阻焊不會因加熱而受到空氣、濕氣等方面的影響,從而使焊接的質(zhì)量得到有效的提升。同時電阻焊也不會產(chǎn)生過大的噪音以及光污染,因此具有良好的應(yīng)用前景。同時,電阻焊在應(yīng)用的過程中可以用于多種機械設(shè)備的制造過程中,焊接的精度相對較高,但焊接的成本也相對較高,為了進一步發(fā)展電阻焊,應(yīng)當加強對電阻焊焊接成本的控制研究[5]。

3.1.2 氣體保護焊

該技術(shù)可以有效避免在焊接過程中因氧化對焊接質(zhì)量帶來的影響。在使用氣體保護焊接的過程中,電弧燃燒的充分性得到有效的保障,從而減少焊接過程中造成的氧化問題,使焊接的質(zhì)量得到有效的提升?，F(xiàn)階段氣體保護焊最常用的保護性氣體為二氧化碳,一方面由于二氧化碳的隔絕性能較好,能夠起到良好的保護性作用。另一方面則由于二氧化碳的應(yīng)用成本較低,可以發(fā)揮良好的經(jīng)濟效益。

3.1.3螺柱焊

該工藝主要針對螺柱以及分管件的連接展開。在焊接的過程中用電弧融化連接部位的表面,然后使用焊接螺柱提升其的強度,從而確保焊接質(zhì)量符合連接的實際要求。通常情況下,該工藝主要用于金屬材料的焊接過程中,能夠有效保證焊接的質(zhì)量與焊接的效果。

3.1.4 埋弧焊

該技術(shù)利用埋接料展開焊接。相對于傳統(tǒng)的焊接模式,該焊接技術(shù)更加方便簡潔,在焊接的過程中也不會花費較大的人力物力。因此具有較高的安全性。

3.2 數(shù)控機床技術(shù)

數(shù)控機床技術(shù)在現(xiàn)代機械制造工藝發(fā)展的過程中應(yīng)用比較常見,取代了傳統(tǒng)人工操作型的機床,通過數(shù)字程序的控制來保障生產(chǎn)過程的精準性與可靠性。在大幅提升工作效率的同時,可以通過進一步的設(shè)置和模塊化的加工手段,實現(xiàn)數(shù)控機床的柔性加工。在實際機械制造行業(yè)的發(fā)展過程中,數(shù)控機床可以根據(jù)各部分零件的數(shù)據(jù)標準,采取針對性的程序設(shè)計方式,使機床能夠針對零件的加工要求展開加工,因此具有良好的適應(yīng)性。特別是在對結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、加工難度較大的工件加工過程中,數(shù)控機床可以發(fā)揮良好的精度控制作用,并進一步保障該類型零件的加工效果,提升現(xiàn)代機械制造工藝的加工能力和加工水平[6]。

3.3 微機械技術(shù)

微機械技術(shù)是現(xiàn)代機械制造微型化的重要體現(xiàn),但現(xiàn)階段主要用于半導(dǎo)體以及相關(guān)設(shè)備的制造與生產(chǎn)過程中。利用微機械技術(shù)可以制造微米級別的機械部件,但同時也需要對加工的過程和包裝的方法進行嚴格的要求,一方面需要采用先進的控制與加工技術(shù),確保產(chǎn)品加工的精細級別能夠滿足微機械加工技術(shù)的實際要求,使產(chǎn)品的質(zhì)量以及加工精度得到有效的保障。另一方面,現(xiàn)代微加工技術(shù)作為一種信息規(guī)模較大、應(yīng)用范圍較廣的加工類型,受到各行業(yè)的充分重視。除去半導(dǎo)體行業(yè),在很多大型工業(yè)零件的加工過程中微機械加工技術(shù)也得到了充分的重視。只有在滿足微機械加工精度要求的基礎(chǔ)上,才能進一步提升微機械技術(shù)的工作能力和工作水平。

4 結(jié)語

綜上所述,現(xiàn)代科技的快速發(fā)展,使機械制造工藝以及精密加工技術(shù)的加工能力得到快速的提升?？傮w而言,現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術(shù)的發(fā)展方向有較大的相似性,兩者之間具有系統(tǒng)性的關(guān)系。在我國,現(xiàn)代機械制造工藝雖然有一定的基礎(chǔ),但并沒有獲得全面的發(fā)展。為了進一步提升我國機械制造工藝能力和水平,需要進一步思考精密加工技術(shù)及現(xiàn)代機械制造工藝的發(fā)展路徑。合理利用相關(guān)技術(shù),投入到機械制造工藝的創(chuàng)新與發(fā)展過程中,從而有效掌握行業(yè)的未來發(fā)展機遇,為提升我國現(xiàn)代化機械制造加工的水平,做出良好的理論和技術(shù)保障。