現代加工技術在農業機械加工中的應用研究

孔虎臣

（太原城市職業技術學院，太原 030027）

在當前現代科技飛速發展的背景下，加工技術在農業機械領域的應用逐漸成為推動農業現代化的重要因素之一。現代加工技術的不斷進步，尤其是精密加工技術的發展，為農業機械的設計、制造和維護帶來了深遠的影響。它不僅提高了農業機械產品的質量和性能，而且顯著提升了生產效率[1-3]，為農業生產方式的升級轉型注入了強勁動力。

現代加工技術提高了零部件的精度和表面質量，使得農業機械在運行過程中更加穩定、可靠，降低了機械部件的摩擦損耗，延長其使用壽命。文章基于現代技工技術，以精密加工技術為切入點，系統分析了精密機械加工機床及現代加工技術的應用原理，探討了不同現代加工技術對于推動農業機械發展的作用，以期為農業機械的可持續發展提供技術支持和理論指導。

1 現代加工技術相關概述

現代加工技術是將機械工程技術、電子信息技術（包括微電子、光電子、計算機軟硬件、現代通信技術）、自動化技術、材料技術以及現代管理技術，綜合應用于產品的計劃、設計、制造、檢測、管理和服務的全過程的技術。現代加工技術的發展推動了生產方式的轉型，加速了工業生產的自動化和智能化進程，提高了生產效率和產品質量，降低了生產成本，滿足了人們日益增長的物質和文化需求。同時，該技術深刻改變了人們的生活方式和社會結構，促進了信息社會的形成和發展，推動了經濟全球化和文化多樣化的進程[4]。

現代加工技術涵蓋精密加工技術和制造自動化技術兩大技術。前者致力于達到加工精度和表面質量的極致，后者則主要聚焦于產品設計、制造和管理的全面自動化。現代加工技術的應用，不僅為快速響應市場需求、提升生產效率、改善勞動環境提供了強有力的工具，也是確保產品質量的關鍵舉措。鑒于其重要性，針對現代加工技術在農業機械加工領域的實際應用進行深入探究。

2 精密加工技術的發展現狀

目前，美國和日本的精密加工技術較為先進，下面主要論述美國和日本的精密加工技術的發展歷程，以揭示精密加工技術的發展優勢及特點。美國作為精密加工技術研究的先驅，一直處于領先地位。在20 世紀50 年代末，隨著航天等尖端科技領域的蓬勃發展，美國率先研發出金剛石刀具的超精密切削技術——單點金剛石切削（Single Point Diamond Turning，SPDT）技術，又被稱為微英寸技術。同時，美國研發了以空氣軸承為核心的超精密機床，不僅具備加工精密回轉體非球曲面的能力，還能精確處理復雜多變的精密自由曲面。該機床的設計是為了最大限度減少機械摩擦和振動，確保加工過程中的高精度和表面質量，空氣軸承利用氣體的流動性質來支撐和懸浮旋轉部件。這種設計提高了加工效率，降低了零件的磨損和損壞風險，特別適用于有高精度和高表面光潔度要求的微加工領域。

日本住友重型機械工業公司開發的KSX-815 精密平面磨床，采用先進的控制技術和精密的加工工藝，加工精度可以達到微米級，能夠實現平面零件的高精度加工，達到了零件平面度、垂直度和表面光潔度等方面的要求，滿足了精密機械零部件的加工需求。同時，該磨床采用先進的結構設計和穩定的機械系統，保證了加工過程的穩定性和可靠性，確保了加工精度的持續性和一致性，適用于多種材料的加工，如金屬、陶瓷、玻璃等，在航天、汽車、電子、光學等領域都有著廣泛應用。KSX-815 精密平面磨床的主要指標如表1 所示。

表1 KSX-815 精密平面磨床主要指標

3 精密加工技術在農業機械加工中的應用

3.1 激光加工技術的應用

激光具有亮度高、方向性好、單色性好和相干性好的特性，可聚焦到尺寸與光波波長相近的小斑點上。焦點處的功率密度高，溫度高達上萬攝氏度，可使堅硬的材料在瞬時熔化和蒸發，并通過產生的強烈沖擊波將其噴發出去[5-6]。因此，利用激光可以進行各種材料（金屬、非金屬）的加工。

激光加工設備的基本組成一般分為4 個部分，即激光器、激光器電源、光學系統和機械系統。其中：激光器將電能轉變成光能，產生激光束；激光器電源為激光提供能量；光學系統用于聚焦光束、觀察焦點的位置以及顯示工件加工的情況；機械系統由機床床身、三坐標移動工作臺及電控制部分組成。

激光具有高能量密度和高聚焦性，可以精確切割和雕刻各種農業機械零部件，如種植機的種植板、收割機的刀具等，提高零部件的加工精度和質量，提升它們的耐磨性和耐腐蝕性，延長其使用壽命。例如，對農用鋤頭、播種機等工具表面進行激光處理，能夠有效提高其使用壽命和工作效率。

此外，激光打孔技術可以用于農業機械的通風和散熱設計。通過激光打孔可以在農業機械外殼或零部件上制造微小孔洞，從而增加空氣流通通道，促進機械內部通風和散熱，避免機械在運行過程中因高溫而產生熱量積聚，提高機械的穩定性和可靠性。激光打孔技術還可以根據不同的需要調整孔徑和布局，以滿足農業機械在不同工況下的通風和散熱需求，進一步優化機械的工作性能和使用壽命。

3.2 超聲波加工技術的應用

超聲波加工是利用聲波振動和能量傳遞進行加工的一種非傳統加工方法。它將高頻振動能量傳遞到加工工具或工件上，利用振動的高能量密度和局部化效應，實現對材料的切削、磨削、成形等[7]。超聲波加工技術的加工原理如圖1 所示。在加工過程中，液體和磨料混合而成的懸浮液被置于成形工具和工件之間，然后工具在一定的作用力下被壓向工件。懸浮液的磨料通常采用氧化鋁、碳化硼、碳化硅、金剛石粉等高質量材料，液體多為水或煤油等介質。超聲波發生器通過磁致伸縮換能器產生頻率超過16 kHz 的超聲頻縱向振動。這一振動通過變幅桿的作用，振幅被放大為0.05～0.10 mm，實現高效的超聲波加工。超聲波振動的頻率和振幅均處于材料加工的理想范圍，可以實現高效、精密的加工過程。當超聲波振動傳遞到工件表面時，振動能量會在工件表面產生微小的局部振動，繼而產生高頻的沖擊效應，有效破壞材料表面的鍵合力，從而實現切削、磨削、成形等加工操作。超聲波加工技術能夠很好地加工硬脆材料，提高加工效率和表面質量。

圖1 超聲波加工技術原理

超聲波加工技術由于高頻振動特性，可實現對農業機械零部件的高精度加工，提高其幾何形狀精度和表面質量，進而提高農業機械的整體性能。該技術還可以應用于農業機械零部件的表面處理，在其表面制造微小的凹凸結構，從而增加表面的摩擦系數，提高其抗滑性能，還能對零部件表面進行清潔和除銹，提高其耐腐蝕性能和使用壽命。另外，應用超聲波焊接技術，將超聲波振動傳遞到工件的接觸表面，使接觸面產生相對運動，從而在接觸面摩擦熱的作用下進行焊接，實現了農業機械零部件的高效、無損連接，提高了機械的整體密封性和穩定性。

4 結語

文章分析了現代加工技術在農業機械加工中的應用，著重探討了精密加工技術在農業機械制造中的作用。現代加工技術的應用顯著提高了農業機械產品的質量和性能。精密加工技術的引入，實現了農業機械零部件的精確加工，提高了產品的加工精度和表面質量，有助于提高農業機械的整體性能和可靠性。精密加工技術可以優化農業機械生產過程中的制造工藝，減少了加工步驟，提高了生產效率，可滿足不斷增長的農業生產需求。