現代化機械設計制造工藝及精密加工技術分析

王鐵俊

沈陽職業技術學院汽車分院 遼寧沈陽 110000

1 我國現代化機械制造工藝及精密加工技術的發展現狀分析

我國現代化機械制造工藝，基礎技術的發展較為穩定且制造能力較強，這在基礎機械應用以及機械的制造成本、應用成本降低方面發揮了重要的作用。另外，精密加工技術發展方面，宏觀發展現狀較為良好[1]，各類技術的發展均達到了國際生產水平，但與發達國家相比，我國精密加工技術的發展還有較大提升空間。例如日常生活中應用的圓珠筆筆尖，我國在2016年之前不具備生產能力，主要從日本、德國進口，其中主要原因為：不具備相關材料生產標準的執行能力以及工藝生產技術。直至2016年9月，我國太鋼集團正式研發成功2.3mm圓珠筆筆尖，2017年年初實現了2.3mm圓珠筆筆尖的量產。

2 現代化機械制造技術分析

2.1 電火花加工

隨著對零件應用場合性能要求的逐步提高，高硬度、高強度、高耐磨性金屬材料逐步得到應用。如硬質合金，鈦合金，高強度模具鋼等得到廣泛應用。在常規機械加工時因其材質和工藝的原因，造成加工困難，模具局部型腔加工難度大。針對這種情況應用線切割機床、電火花機床、電火花小孔機機床加工硬度高，型腔類工件的難題迎刃而解。加工對象上，除普通金屬、高硬度合金外，同樣適合加工半導體，導電性陶瓷等材料。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的發展和完善，理論研究日趨成熟，使電火花加工設計有了可靠的理論分析依據和實際實施途徑。

2.2 超聲波加工

超聲波加工可以加工高硬度硬質合金，淬硬模具鋼等硬淬金屬材料，并且適合不導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，在電火花加工對脆硬材料無法完成的條件下，特別適合加工不導電材料。加工精度高，表面質量好尺寸精度可達IT1級。表面粗糙度Ra0.63-0.08um,零件組織不發生變化，無殘余應力和變形等。其中超聲波加工工藝參數主要包括加工速度、加工精度、表面質量、工具磨損等。在實際加工過程中對工件成型起到決定作用[3]。

2.3 激光加工

激光加工幾乎可以加工任何材料，加工熱影響區下，組織不發生變化，光束方向性好，其光束斑點可以聚焦。可以進行選擇性加工、精密加工。具有很強的優越性。由于激光的功率密度高，加工的熱作用時間很短，熱影響區小，幾乎可以加工任何材料，如金屬材料、非金屬材料。透明材料經過色化也可以進行加工。激光加工不需要工具，不存在工具損耗、更換和調整等問題。適用于自動化連續作業。激光束可以聚焦到微米級，輸出功率可以調節，且加工中沒有任何機械力的作用，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，其優越性在于可以在大氣中進行，且加工裝置簡單。激光除可以用于材料蝕除加工外，還可以進行焊接、熱處理、表面強化或涂敷、引發化學反應等加工。

3 精密加工技術分析

（1）超精密切削。超精密切削是以SPDT（Vishay單片SPDT模擬開關）技術為核心，主要是采用了空氣軸承主軸、高剛性、氣動滑板、高精度工具、反饋控制、環境溫度控制等，實現納米級別的粗糙度。多數是應用金剛石刀具銑削，在平面和非球面光學元件、有機玻璃、塑料制品、陶瓷、復合材料加工領域的應用十分廣泛。但是金剛石在使用中存在著損耗問題，未來會發展鍍膜技術改善金剛石刀具在加工硬化鋼材時的損耗[4]。

（2）超精密磨削。精密磨削在長期發展中衍生出了超精密磨削，該項技術的核心就是金剛石砂輪修整，在實際生產中可以確保磨粒的微刃性、等高性。該項技術應用十分廣泛[5]，特別是在高精度機械構件加工中可以充分發揮優勢。被磨削之后，工件表面的磨削痕跡幾乎不可見，之后再對工件進行摩擦、拋光，最后即可生成超精度加工面，當今超精密磨削可以加工出圓度為0.01μm工具，尺寸精度達到了0.1μm、表面粗糙度為Ra0.005μm圓柱零件。

（3）超精密研磨。超精密研磨技術包括機械研磨、化學機械研磨、浮動研磨、彈性發射加工、磁力研磨等多項技術。該項技術可以實現“無振動”研磨、精密溫控、潔凈環境、細小且均勻的研磨劑。該項技術所加工出的球面精度達到0.025μm，表面粗糙度為Ra0.003μm。

總之，在機械設計制造中，需要抓住設計生產工藝實施的每個要點，確保工件生產符合實際標準。同時，精密加工可以提高工件產品質量，但是實現起來較為繁瑣，需要配合上先進的精加工工藝，工作人員在操作中也要認真盡責，這樣才能夠全面提高機械設計生產效能。