輕工機械制造工藝與設備應用研究

張超群

（齊齊哈爾工程學院，齊齊哈爾 161000）

輕工業是生產消費資料工業，其產品是城鄉居民消費品和手工工具的重要來源，與人們的生活密切相關。輕工機械負責生產加工輕工業制造所需要使用的機械裝備，是輕工業的一大領域，也是我國機械制造和工業制造的重要組成部分。由于輕工業涵蓋范圍甚廣，輕工機械也因此被分為食品機械、紡織機械、加工機械、電子機械以及航天機械等多個門類[1]。隨著現代化發展與科學研究的深入，越來越多的高新技術投入使用，如精密加工技術、綠色加工工藝等，為輕工機械制造的優化奠定了技術基礎，推動著行業與社會的發展和進步。

1 輕工機械制造工藝特點

現階段，我國輕工機械制造行業發展迅速。新時代背景下，它的加工制造工藝也呈現出新特點，具體表現在以下幾個方面[2]。

1.1 系統化

我國現代輕工機械制造已經形成產業鏈，呈現規模化發展和系統化發展的特點。輕工機械制造被當作一個完整的系統，從技術設計到機械生產、包裝、銷售，各個環節都是整合的，可以提高企業綜合競爭，也符合市場的發展趨勢。

1.2 市場化

我國輕工機械制造目前已全面步入市場化，使得輕工機械制造工藝呈現出市場特征。因此，市場經濟在推動輕工機械制造工藝發展方面發揮著越來越重要的作用。在市場經濟影響下，輕工機械制造材料的質量、工藝技術水平以及機械制造創造的經濟價值等成為人們關注的重點。

1.3 智能化

科學技術與人工智能的發展在當前輕工機械制造領域掀起了技術革新浪潮，極大地推進了現代輕工機械制造的智能化發展進程。目前，智能化已經成為推進輕工機械制造發展的關鍵途徑。從產品設計到機械生產，智能化建設越來越受到重視。此外，精密加工技術不斷成熟，也成為輕工制造企業投入的一大方向。

1.4 清潔化

可持續發展是輕工機械制造的重要發展理念。機械設備生產加工除了要具備強大的實用性，也需要滿足綠色環保的生產需求。

2 輕工機械制造技術工藝技術

2.1 精密加工技術

2.1.1 模具制造技術

市場經濟背景下，我國輕工機械制造行業競爭激烈。生產企業為了獲得長足發展，需重視生產效率與產品質量，以提高競爭力。模具制造技術的創新發展和應用大大提高了輕工機械制造的生產效率，因此企業應當充分學習和應用精密加工技術，優化自身輕工機械制造工藝流程。現階段，模具制造技術在我國得到了較為廣泛的應用，且技術已經發展到微米級別。電解加工是模具制造技術中的常用工藝，可以很好地對工件表面進行特殊處理和質量控制，在精密和復雜模具加工中發揮著重要作用[3]。

2.1.2 精密切削技術

采用傳統切削技術對不規則材料進行加工時，由于技術局限，尺寸與形狀同產品要求存在較大誤差，會直接影響機械的質量，甚至造成安全隱患。一般的切削技術可以將加工精度控制在1 μm左右。而借助現代化技術，通過優化改進切削所用刀具、刃口圓弧受力點精準計以及采用微量切削等方法，且在且切削前制定嚴格的操作規范，可大大提高加工精準度，將誤差控制在0.1 μm以下[4]。目前，行業主要精密加工技術包括精密銑削、精密鏜削以及精密車削等。

2.1.3 數控機床技術

數控機床裝有自動化控制的程序系統，可以根據指令進行運算處理，可以按照圖紙要求控制機床動作，自動加工零件。與普通機床相比，數控機床具有適應性強、加工精度高、生產準備時間短、生產率高以及勞動強度輕等技術優勢，在復雜零件加工、多品種、小批量零件加工及精密零件加工中發揮著重要作用。

2.2 綠色制造工藝

2.2.1 干式切削工藝

傳統切削技術需要使用切削液來發揮冷卻、潤滑等作用，造成了污染問題。在加工過程中不使用切削液，即為干式切削加工方法，可以獲得潔凈無污染的切屑，是符合綠色生態要求的加工方法，可以很好地節省使用切削液及處理污染切屑的成本。目前，輕工機械制造采用的綠色制造工藝眾多，以干車削應用最廣泛。以絲桿加工為例，以往加工程序煩瑣復雜，需要先在軟材料上加工螺紋，淬硬后逐件精磨。這樣生產一根需要耗費3 h左右。而采用干式旋風銑削加工工藝代替軟車削與精磨，綠色環保的同時，可以明顯提高金屬切除效率，使生產一根絲桿的工時縮短近2 h。

2.2.2 準干式加工工藝

干式加工雖然環保效果好，但是需要刀具高耐熱耐磨、機床切速高以及配備有冷風吸塵等特定的條件，應用范圍有限。結合干式加工的優點，在滿足工藝要求的前提下，最大限度地降低切削液使用的加工方式應運而生，稱準干式切削。傳統濕式切削的切削液消耗可能在3 L·min-1以上，而準干式切削每分鐘在0.01 L以下。目前，汽束噴霧冷卻切削是現階段輕工機械加工常用的準干式工藝。通過一定壓力壓縮使切削液霧化，然后高速噴向切削區，既可以達到快速降溫的目的，防止工件變形，又可以大大減少切削液，節約資源降低污染，改善工作環境，見圖1。

圖1 準干式加工工藝汽束切削裝置示意圖

2.2.3 生產廢棄物再利用

濕式加工中使用的大量切削液，含有硫元素、磷元素、表面活性劑等多種添加物質，對環境污染很大。對于無法采用干式及半干式技術進行加工的輕工機械制造行業，如何采用有效方法對切削液進行凈化處理以有效減少和消除污染，是綠色生產的關鍵。國外有專家利用轉子-定子系統設計研發了一種切削液凈化處理裝置[5]，被稱為是現階段最有效的切削液凈化裝置。在過濾流動的切削液時，它可以產生速度梯度聲控現象，將切削液中的物質破碎成近1 μm左右的微粒，達到凈化效果，見圖2。

圖2 切削液凈化處理裝置示意圖

3 輕工機械設備的應用與發展

輕工機械制造行業涉及廣泛，設備應用涵蓋食品、飲料、服裝、皮革、鐘表、日用化工、木工家具、煙草、塑料、造紙、玻璃、陶瓷以及電氣照明等多領域。盡管機械設備的構造、材料與作用千差萬別，但是輕工機械制造加工所用技術相同，包括車、銑、削、刨、磨等工藝手段。對于現代輕工機械設備制造而言，由于市場經濟發展，輕工業產品需求量增加等，傳統輕工機械設備加工制造已經難以滿足生產需求。通過自動化生產提高效率與質量，已經成為輕工機械設備生產企業追求的目標。此外，科技飛速發展與市場經濟全球化，也推動輕工機械設備的生產與應用不斷向網絡化和全球化的方向邁進。

4 結語

輕工機械作為我國機械制造重要組成部分，在現代社會工業飛速發展背景下，應當不斷創新研發，在傳統工藝基礎上引進融合新興技術，推動輕工機械制造向自動化、智能化、高精準化與綠色化方向發展，不斷提高制造工藝與設備水平，以促進我國行業創新和機械制造健康發展。