淺析精密機械加工技術的發展趨勢

何晨龍

摘 要：一般來講，一個國家的精密加工水平代表著其制造技術的發展水平。為推動機械加工行業的進步，增強世界范圍內的競爭力，關鍵是加強精密加工技術，提高加工精度。本文主要以精密機械加工技術為核心，介紹了精密機械加工的五大內容，并分析了目前精密機械加工的情況及未來的發展趨勢。

關鍵詞：加工精度；精密加工；發展趨勢

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

近幾年，機械制造技術得到了快速發展，生產效率與技術精度不斷提高。其中，生產效率的提高主要源于自動化的應用與改進，目前CNS逐漸向CIMS轉變，并且已經運用于一些領域中，發揮了重要作用，受到了各個國家的關注；而技術精度的提高源于精密加工向超精密加工的轉變。

精密機械的發展使現代產品的精度越來越高，超大規模集成電路就是這一背景的產物，其要求將幾十萬個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，因此要求更高的機床精度，加工技術也需要進行改進來滿足加工需要。

1 精密機械加工種類

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

近幾年，加工技術也得到了進步，加工原理更加多樣化，所以在精密加工領域，主要是微細加工領域，依據零部件特點與成形機理方面的不同，精密加工主要分為三種，即變形加工方式、結合加工方式與去除加工方式。變形加工方式中，借助力、分子運動、熱量等使零件變形，其形狀、大小、性能通常都會發生變化，該方式包括鍛壓、鑄造等；結合加工方式中，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。總之，加工方法不再局限于傳統手段，而是增添了變形、堆積等新特點，另外，其還注重零件的表面處理，促進了表面加工技術的產生。

2 精密機械加工工藝及其優勢

相比于無屑工藝，精密機械加工（切削加工）具有較大的優勢，這主要體現在其材料切除率高，且成本較低。對比切削加工與離子加工技術即可得到上述結論，為了確保離子加工技術的材料切除率，需要花費較大的能量。同時，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中十分常見，但運用這項工藝之后，仍然需要切削加工來進行后續處理，從而保證零件形狀符合要求。

切削加工已經在多個領域有多應用，因為當前機械制造對產量的要求有所下降，對尺寸與形狀的要求逐漸上升，機械加工有了新的發展趨勢。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車床中進行，該工序集成的發展趨勢較為顯著。

3 精密機械加工包含的內容

眾所周知，精密機械加工中影響因素多，成本花費高，技術難度大，產品較為獨特，其包含的內容有：

（1）加工材料。為了保證精密機械加工效果，選取的加工材料需要在化學性能、化學成分、加工性能等方面達到相關標準，并且其應性能穩定、質地均勻、較為完整，外在和內在都無缺陷。

（2）加工機理。一種是對傳統加工工藝進行改造，實現其精密化；另一種是研究特種加工工藝。傳統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、電化學加工等，另外，利用符合加工機理的超聲波珩磨、磁性研磨、電解研磨等加工工藝出現并得到發展。對加工機理開展相關研究能夠為精密加工提供堅實的理論保障。

（3）質量檢測。機械加工后需要利用檢測技術得到零件的相關參數，檢測方式可以分為離線檢測、在線檢測以及在位檢測三種。

（4）加工設備。加工設備的完整可靠為精密機械加工的順利進行奠定了基礎，為此，機床需要達到高剛度、高精度的要求，并且具備優良的穩定性，能夠實現自動化。其他設備包括金剛石砂輪、金剛石刀具、立方氮化硼刀具等，也應符合相關標準，確保加工質量。

（5）工作環境。溫度、防振、濕度、放射線、電磁等因素都會影響工作環境，進而影響機械加工精度與產品質量。

4 目前精密機械加工發展情況

相關數據顯示，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。機床種類較多，包括超精密磨加工機、精密研磨機與精密銑床等，構成機床的零件包括彈性導軌，動、靜壓軸承與導軌等，將磨科作為刀具，選用的材料為金剛石，精密直流伺服電機（微機用于自適應控制，閉環）與直流伺服電機（帶有編碼器用于邏輯控制，半閉式）為控制系統。從設計角度講，CAD技術應用范圍逐漸增大；從管理角度講，新型生產模式的理論研究與實踐探索加速了管理現代化進程。

5 精密機械加工發展趨勢

近幾年，機械制造業對技術精度提出了更高的要求，而精密加工是必然的發展方向。高精度有利于改善產品性能，增強產品質量與產品功能，提高產品穩定性，實現產品的小型化。因此，大力發展精密加工，才能使企業占據更多的市場份額，提升競爭力。

制造產業的發展促進了精密機械加工的進步，使精密機械加工精度向微米級、亞微米級方面發展，未來普通加工技術、精密加工技術與超精密加工技術所能達到的精度分別為1μm、0.01μm與1nm，并且超精密加工技術已經在向0.1nm方向發展。加工精度的提高有利于實現制造裝配的自動化，進而帶動了相關產業的快速發展。

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