现代化机械设计制造工艺及精密加工技术分析

王铁俊

沈阳职业技术学院汽车分院 辽宁沈阳 110000

1 我国现代化机械制造工艺及精密加工技术的发展现状分析

我国现代化机械制造工艺，基础技术的发展较为稳定且制造能力较强，这在基础机械应用以及机械的制造成本、应用成本降低方面发挥了重要的作用。另外，精密加工技术发展方面，宏观发展现状较为良好[1]，各类技术的发展均达到了国际生产水平，但与发达国家相比，我国精密加工技术的发展还有较大提升空间。例如日常生活中应用的圆珠笔笔尖，我国在2016年之前不具备生产能力，主要从日本、德国进口，其中主要原因为：不具备相关材料生产标准的执行能力以及工艺生产技术。直至2016年9月，我国太钢集团正式研发成功2.3mm圆珠笔笔尖，2017年年初实现了2.3mm圆珠笔笔尖的量产。

2 现代化机械制造技术分析

2.1 电火花加工

随着对零件应用场合性能要求的逐步提高，高硬度、高强度、高耐磨性金属材料逐步得到应用。如硬质合金，钛合金，高强度模具钢等得到广泛应用。在常规机械加工时因其材质和工艺的原因，造成加工困难，模具局部型腔加工难度大。针对这种情况应用线切割机床、电火花机床、电火花小孔机机床加工硬度高，型腔类工件的难题迎刃而解。加工对象上，除普通金属、高硬度合金外，同样适合加工半导体，导电性陶瓷等材料。加工范围已能加工大尺寸和大厚度工件。形状不限于二维轮廓的，如天圆地方类工件。随着电火花加工技术的发展和完善，理论研究日趋成熟，使电火花加工设计有了可靠的理论分析依据和实际实施途径。

2.2 超声波加工

超声波加工可以加工高硬度硬质合金，淬硬模具钢等硬淬金属材料，并且适合不导电的非金属硬脆材料的精密加工和成型加工。超声波还可以用于清洗、探伤和焊接等工作[2]。适合加工各种硬脆材料，在电火花加工对脆硬材料无法完成的条件下，特别适合加工不导电材料。加工精度高，表面质量好尺寸精度可达IT1级。表面粗糙度Ra0.63-0.08um,零件组织不发生变化，无残余应力和变形等。其中超声波加工工艺参数主要包括加工速度、加工精度、表面质量、工具磨损等。在实际加工过程中对工件成型起到决定作用[3]。

2.3 激光加工

激光加工几乎可以加工任何材料，加工热影响区下，组织不发生变化，光束方向性好，其光束斑点可以聚焦。可以进行选择性加工、精密加工。具有很强的优越性。由于激光的功率密度高，加工的热作用时间很短，热影响区小，几乎可以加工任何材料，如金属材料、非金属材料。透明材料经过色化也可以进行加工。激光加工不需要工具，不存在工具损耗、更换和调整等问题。适用于自动化连续作业。激光束可以聚焦到微米级，输出功率可以调节，且加工中没有任何机械力的作用，所以适合精密加工。激光加工不受电磁干扰。与电子束加工相比，其优越性在于可以在大气中进行，且加工装置简单。激光除可以用于材料蚀除加工外，还可以进行焊接、热处理、表面强化或涂敷、引发化学反应等加工。

3 精密加工技术分析

（1）超精密切削。超精密切削是以SPDT（Vishay单片SPDT模拟开关）技术为核心，主要是采用了空气轴承主轴、高刚性、气动滑板、高精度工具、反馈控制、环境温度控制等，实现纳米级别的粗糙度。多数是应用金刚石刀具铣削，在平面和非球面光学元件、有机玻璃、塑料制品、陶瓷、复合材料加工领域的应用十分广泛。但是金刚石在使用中存在着损耗问题，未来会发展镀膜技术改善金刚石刀具在加工硬化钢材时的损耗[4]。

（2）超精密磨削。精密磨削在长期发展中衍生出了超精密磨削，该项技术的核心就是金刚石砂轮修整，在实际生产中可以确保磨粒的微刃性、等高性。该项技术应用十分广泛[5]，特别是在高精度机械构件加工中可以充分发挥优势。被磨削之后，工件表面的磨削痕迹几乎不可见，之后再对工件进行摩擦、抛光，最后即可生成超精度加工面，当今超精密磨削可以加工出圆度为0.01μm工具，尺寸精度达到了0.1μm、表面粗糙度为Ra0.005μm圆柱零件。

（3）超精密研磨。超精密研磨技术包括机械研磨、化学机械研磨、浮动研磨、弹性发射加工、磁力研磨等多项技术。该项技术可以实现“无振动”研磨、精密温控、洁净环境、细小且均匀的研磨剂。该项技术所加工出的球面精度达到0.025μm，表面粗糙度为Ra0.003μm。

总之，在机械设计制造中，需要抓住设计生产工艺实施的每个要点，确保工件生产符合实际标准。同时，精密加工可以提高工件产品质量，但是实现起来较为繁琐，需要配合上先进的精加工工艺，工作人员在操作中也要认真尽责，这样才能够全面提高机械设计生产效能。