探析机械制造工艺与精密加工技术

陈展福

摘 要：当今，随着科学技术突飞猛进的发展，人们生活水平不断提高，人们对产品的加工尺寸、位置、形状和表面质量等的精度要求也在不断提升，传统的机械制造技术已经不能够满足这些要求，为了满足产品各项质量指标，精密加工技术的应用越来越广泛并不断的发展。文章首先探析了机械制造工艺与精密加工技术之间的联系，然后分别介绍了几种机械制造工艺与精密加工技术，旨在提高机械制造工艺水平，对我国的机械制造业起到指导作用。

关键词：机械制造；工艺；精密加工技术；产品质量

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）14-0016-02

机械制造工艺过程是生产过程的主要组成部分，是在生产过程中改变生产对象的尺寸、形状、相对位置和性质等，成为成品或半成品的过程，主要包括毛坯制造、热处理、零件加工、质量检验和装配等；在机械加工过程中，刀具、夹具、工件和机床4个要素共同作用，加工出符合设计要求的尺寸、形状、位置及表面质量精度的合格零部件。

然而，随着科学技术突飞猛进的发展，对产品提出了更高的制造精度的要求，传统的加工方法已不能够适应更高质量的加工精度的要求。在这一背景下，精密加工技术应用愈加广泛并不断得到发展，是在一定的时期在机械加工领域中的一种更高加工精度的各种精度加工方法的总称，是实现产品更高质量指标的必要条件。它的螺旋式发展极大地推动了机械制造领域的变革，促进了经济社会的发展进步。

1 机械制造工艺与精密加工技术的关系

机械制造工艺系统是以整个机械加工车间为层次的系统，包括原材料的供应、毛坯的制造、机械加工、热处理、装配、检验、油漆、包装、运输及储存等要素组成，目的是使能有效的全面完成零件的机械加工任务。其中，机械加工是该系统的核心要素之一，该系统由刀具、夹具、工件、与机床等部分组成，它们之间相互作用，能在特定的生产条件下，在保证质量要求的前提下，采用合理的工艺过程降低工序的加工成本。在这一过程中，为满足更高的产品质量要求，从而使用加工精度更高的精密加工技术，精密加工技术是机械加工工艺过程应用的一种方法或工具，是机械加工的一系列高精度加工方法的总称。机械制造工艺对生产对象的加工高质量的要求是精密加工技术发展的动力，精密加工技术的提高是提高机械制造工艺加工精度的保障。

2 现代机械制造工艺

现代机械制造工艺具有精度高、柔性高、效率高的特点，其应用范围很广，包括车削、铣削、磨削、孔的钻削、铰削和镗削、齿轮加工和数控加工等。本文将介绍车削，铣削、孔的钻削、铰削和镗削加工以及数控加工的现代机械制造工艺。

2.1 车削加工工艺

一般情况下，车削加工是以主轴带动工件作回转运动，刀具作直线运动的加工方式，一般较多使用的是车床，车床的加工范围很广，主要加工各种回转表面，包括端面、内圆、外圆、螺纹、回转沟槽和滚花等。

根据所用机床的精度不同，可以达到的加工精度等级也不同。其加工的尺寸范围一般可以达到IT12-IT7，精车可达到IT6-IT5，表面粗糙度范围一般是6.3～0.8 um。

2.2 铣削加工工艺

铣削加工利用相切法成形原理，用多刃回转体刀具在铣床上对工件进行加工的一种切削方法。在铣削加工中，铣刀作旋转运动，工件作直线或回转运动，可以加工平面、垂直面、斜面、各种成形面和沟槽。目前，常见的铣削方式有周洗和端铣、顺铣和逆铣，常见的铣刀有圆柱铣刀、圆盘铣刀、角度铣刀、成形铣刀等，常见的铣床有升降台铣床、龙门铣床、工作台不升降铣床和数控铣床等。

2.3 孔的钻削、铰削和镗削加工工艺

①钻削加工是加工孔的常用方法，在加工孔时，孔系的位置精度由夹具保证。在大多数的情况下，钻削是在钻床上进行，也可以在车床、铣床、镗床和加工中心上进行。常见的钻床种类有立式钻床、台式钻床和摇臂式钻床等，这些钻床的共同特点是工件固定不动，刀具作旋转运动，并沿着主轴的方向进给，操作可以是机动，也可以是手动方式。

②孔的铰削被广泛应用于不淬火工件上孔的精加工，一般是加工精度要求较高的小孔，其精度主要由刀具结构和精度来保证。目前，常用的铰刀分为手用和机用铰刀。铰孔时，在很小的切削余量（粗铰为0.15～0.5 mm，精铰0.05～0.25 mm）下，采用较低的切削速度进行加工，其切削力和变形小，孔径由铰刀的校准部分来修光和校正，还用切削液来降低孔的表面粗糙度。因此，铰孔能保证孔的尺寸和形状以及表面粗糙度。铰孔的精度可达IT18-IT7，加工表面粗糙度可达1.6～0.4 um

③孔的镗削加工时，镗刀作旋转运动，工件或镗刀作进给运动。其主要在镗床或铣镗床上对孔进行加工，目前，镗床的主要类型为卧式镗床、坐标镗床和精镗床等，其中卧式镗床应用最为广泛。镗孔可以对孔进行粗加工、半精加工和精加工，也可加工通孔和盲孔。其次，对工件材料的材质范围也很广，一般有色金属、结构钢和灰铸铁等都可以镗削，镗孔的加工精度一般为IT9-IT7，表面粗糙度为6.3～0.8 um，若在金刚石镗床等高精度的镗床上镗孔，表面粗糙度可达1.6～0.8 um，加工精度可达到IT6以上。

2.4 数控加工工艺

数控加工是信息自动化技术发展的产物，具有高柔韧性、高精度、自动化程度高等特点，能解决传统常规加工难以解决的问题，特别是对单件小批加工和复杂型面的加工方面。数控加工前需要对工件进行工艺设计，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的工件进行拟定工艺路线、工艺分析、设计加工程序。因此，合理的工艺设计方案是数控编程加工的依据，若设计不合理，会造成机械加工材料、零件等不必要的浪费，从而导致加工成本增加。

3 精密加工技术

3.1 精密切削技术

超精密切削加工主要是用高精度的机床和单晶金刚石刀具进行的，一般计算机用的磁盘、磁鼓，大功率激光用的金属反射镜、激光扫描用的对面棱镜、红外光等用的光学零件和复印机的高精度零件都是采用超精密切削加工技术实现的。

3.2 精密磨削技术

在机械加工的各种方法中，往往以磨削作为最终精加工的手段，在精密磨削加工中所使用的砂轮，采用硬度极高的金刚石、立方氮硼磨料。对于金刚石砂轮，在大气中磨削时，在产生的高温条件下会与铁发生反应，产生异常磨损，因此，金刚石砂轮只能用于磨削非铁系材料，立方氮硼砂轮磨削铁系材料。

3.3 纳米技术

纳米技术是一项高新技术，在电、磁、热、能源、生物等领域都有广泛的应用，其中，在电子行业可用该项技术设计计算机的集成电路板。

3.4 特种加工技术

为了适应高技术的要求，开发了具有高硬度、高韧性、高强度的新材料，实现对微小或巨大、形状复杂等的工件进行高精度的加工，传统的加工方法不仅效率低，而且有的方法已经不能够胜任，为此，开发了多种特种加工方法，包括电火花加工，电子束加工、离子束加工激光加工、电解加工、超声波加工等。因多数的特种加工方法不用实体工具，故可以对高硬度、高强度材料、极微细或巨大、形状复杂的材料进行加工。

4 结 语

机械制造工艺与精密加工技术是密不可分的，两者相互联系，共同作用。精密加工技术的广泛应用，极大地推动了机械制造工艺的变革，使其加工的对象精度更高，从而更好地服务于我国的经济社会发展。

参考文献：

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[2] 刘书麟.关于现代机械制造工艺与精密加工技术的探讨[J].科技创新与应用，2014，（17）.

[3] 张保勇.现代机械制造工艺与精密加工技术探究[J].工业技术，2015，（1）.