现代加工技术概况.doc

_现代加工技术概况1. 现代加工技术发展现状现代加工技术是广泛应用在生产制造当中的一种技术，是在原本应用机械能的方式下加以改进，变成能够对多种能利用的一种方式。通过这种方式能够大大的提高我们的工作效率，并且使得制作产品更精细。同时，现代加工技术为了更好迎合顾客，也在不断进行调整当中。为了使制造产品更加精细，高效率和高品质同时实现，现在现代加工技术紧追时代的步伐不断应用新兴技术，加强对智能化的应用，在加工过程中做到绿色无污染。为了让大家对现代加工技术进行了解，作者将其与普通的机械加工进行对比，来看一看现代加工技术的优势。现代加工技术在使用的过程中自动化，并且加工的痕迹比较少。在生产制造中对于能量的应用广泛，并且在应用时可以不用其他的工具。现代加工技术的出现满足了人们日益增长的需求，达到制造业对自己的自我挑战。我们也要经常进行反思，积极发现需要改进的地方，并及时作出调整，不能固步自封，思想陈旧，才不会被激烈的竞争所淘汰。发展的过程可能会充满了艰辛，要学会吸取其他发达国家的经验，不断进行调整，最终使现代加工技术达到更好的目的。1.1 精密、超精密加工发展上世纪70年代，随着精密、超精密加工技术的提出，机械加工技术开始逐渐向此方向发展。精密加工是指精密切削和磨削加工，是一种加工精度及表面质量能够达到极高精度的加工工艺，而超精密加工不单只是一个单纯的加工方法和工艺，其已经发展成为一项涵盖极为广泛的系统工程。精密、超精密加工技术首先是由西方发达国家应用于尖端技术和武器制造中，之后随着其影响的加深而得到了快速发展。精密和超精密加工可以使机电产品的性能、质量、可靠性得到提高，同时改善零件的互换性使其装配效率得到提高。因此，精密、超精密加工已经成为一项在国际竞争中不可缺少的关键技术。精密、超精密加工追求加工的极限，到上世纪末，已经发展到了纳米加工水平，此外还有光电一体化技术，这些新技术已经广泛应用在通信设备、微型飞机和人造卫星、微型泵等微型机械设备中。目前超精密切削技术、机床的研究取得了重要成果，如金刚石车刀、金刚石微粉砂轮、超精密砂带等在精密切削、磨削和研抛等方面的应用，这些技术已经成为精密、超精密加工的重要手段。此外，为避免人为因素的干扰，同时保证产品质量，精密、超精密加工必须采用自动化技术。21世纪，我国机械加工技术已经逐步迈向量子化，加工制造技术已经更趋向于微型化，在加工技术的研究上主要集中在基本理论、设备、工艺以及精度等方面。12 高速、超高速加工发展我们的加工工艺可以分为磨削加工和切削加工，高速加工技术在这两个加工当中的运用。在磨削加工当中，应用高速加工技术可以使得高效率和高品质同时出现，是一种非常好的加工方法，这也使得其在很多方面都被广泛应用主要是以下三个方面：以砂轮高速、高进给速度和大切深为主要特征的高效深磨；超高速外圆磨削使用高速砂轮对阶梯轴、曲轴等零件外圆回转表面进行超高速高效率精密磨削加工；难磨材料的高速磨削。在切削加工当中，应用高速加工技术可以使零件的加工变得更加完美。高速切削加工技术可用于加工有色金属、铸铁、钢、纤维强化复合材料等，还可以用于切削加工各种难加工材料。其中，加工铸铁和铝合金最为普遍。高速、超高速切削加工技术是我国机械加工技术的一个发展方向，主要包括高速的软切、硬切削、干切削等方法，这种加工技术能够节省加工的时间，有效地提高生产率，同时降低生产成本。高速、超高速应用的技术主要有：适用于机械产品制造与加工模具的CAD，CAM技术、激光加工技术、机械视觉装置、电火花加工技术等。13 自动化、数字化发展21世纪是数字化、自动化的科技时代。现代机械加工技术最为关键的就是自动化的实现，这是决定机械制造业的发展方向的。我国机械加工技术的自动化方面的发展是从单机开始，发展到生产线再到系统。在操纵方面从人机操纵发展到高度自动化，最后到无人自动化，经历了一个漫长的历史过程。数字化技术是21世纪现代机械JOT技术的重要发展趋势。数字化技术在产品、模型控制以及管理等方面发挥着重要的作用，又在产品流通、通讯等方面发挥无可替代的作用。电子计算机的出现与应用为机械加工工业带来了巨大的发展空间，使其实现了机电一体化，使许多先进的新技术得以问世和应用，如机床数字控制技术(NC)、计算机辅助制造技术(CAM)、成组技术(GT)等。此外，随着自动化机械制造系统技术的发展，其已经被广泛应用于汽车、机床、半导体、服装、食品、药品等各行各业。2. 现代加工技术研究热点现代加工技术主要包括切削加工、磨削加工、光整加工、电加工、高能述流加工、纳米加工、绿色加工等加工技术。而当前超高速切削加工技术和超高速磨削技术、精密加工技术、特种加工以及复合加工工艺成为先进加工制造技术的主要发展方向和重要研究领域。下面具体介绍几种先进加工技术的特点和应用。2.1 高速 / 高效加工技术高速切削加工是采用高转速、快进给、小被吃刀量和小进给量来去除余量，完成零件加工的过程。高速切削加工技术可用于加工有色金属、铸铁、钢、纤维强化复合材料等，还可以用于切削加工各种难加工材料。其中，加工铸铁和铝合金最为普遍。高速磨削是通过提高砂轮线速度来达到提高磨削效率和磨削质量的工艺方法。高速磨削的应用主要在如下三个方面：以砂轮高速、高进给速度和大切深为主要特征的高效深磨（HEDG）；超高速外圆磨削。使用高速砂轮对阶梯轴、曲轴等零件外圆回转表面进行超高速高效率精密磨削加工；难磨材料的高速磨削。2.2 精密 / 超精密加工技术精密加工就是将精密度达到一个更高的水平，可以将精密加工分为精密切削、精密磨削和超光滑表面在精密切削工艺当中，我们改变了以前的宏观方式，是运用微观的方式，导致之前的重要影响因素变成了非重要影响因素，可以更好对加工工艺进行控制。现在这项技术正在不断推广，不断在制造业为大家服务，并且现在的很多重要材料都通过这技术被大家使用为了使更多的材料被大家使用，应该不断加强加工工艺方法的研究，使得精密度变得更高，这是未来的发展趋势和研究重点。精密磨削加工是利用细粒度的磨粒或微粉对黑色金属、脆硬材料等进行加工，得到高精度和小表面粗糙度值。超光滑表面主要应用于以强激光、短波光学为代表的工程领域，主要目的是为了减小散射，提高抗破坏阈值；以及以磁记录头、大规模集成电路基片等器件为主的电子工业领域。精密加工和超精密加工代表了加工精度发展的不同阶段，主要包括：2.2.1 精密切削加工技术在精密切削中，采用微量切削方法，一些对普通切削影响不显著的因素将成为影响精密切削过程的主要因素。目前该技术经过不断发展，现已研究用于黑色金属、玻璃、硅以及各种功能晶体等材料。针对不断出现的新材料，采用超精密加工工艺方法，是今后超精密加工的重要研究方向。2.2.2 精密/超精密磨削加工技术精密磨削加工是利用细粒度的磨粒或微粉对黑色金属、脆硬材料等进行加工，得到高精度和小表面粗糙度值。目前，超精密磨削主要应用在磨削钢铁及其合金等金属材料、非金属的额脆硬材料（陶瓷、石英、玻璃、石材等）。2.2.3 超光滑表面加工技术超光滑表面主要应用于以强激光、短波光学为代表的工程领域，主要目的是为了减小散射，提高抗破坏阈值；还有以磁记录头、大规模集成电路基片等器件为主的电子工业领域。3. 特种加工技术特种加工是一种直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能，有时也结合机械能对工件进行加工的一种方法。特种加工主要应用于难加工材料、形状特别复杂、细微结构以及高精度、表面质量有特殊要求的零件的加工，主要包括以下几个方面：电火花加工是通过导电工件和工具电极之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余材料，以达到对工件尺寸、形状以及表面质量要求的加工技术，该技术主要用于穿孔成形加工（冲模、型腔模、小孔、异形小孔），线切割加工；电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的原理去除工件材料的特种加工，目前主要用于批量生产条件下难切削材料和复杂型面、型腔、薄壁零件以及异型孔的加工，还可以用于去毛刺、刻印、磨削、表面光整加工等方面；超声波加工是利用工具断面的超声振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法，主要应用于型孔、型腔加工，切割加工，超声清洗，焊接加工，超声波处理；激光加工是把具有足够能量的激光束聚焦后照射到所加工材料的适当部位，在极短的时间内，被照部位迅速升温，材料发生气化、熔化、金相组织变化以及产生相当大的内应力，从而实现工件材料被去除、连接、改性或分离等加工，由于具有高平行度、高能量密度、能通过透明体进行加工、装置简单等特点，主要用于激光打孔、激光切割、激光焊接、金属表面处理、激光存储等。主要包括一下几个方面：3.1 电火花加工技术电火花加工是通过导电工件和工具电极之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余材料以达到对工件尺寸、形状以及表面质量要求的加工技术。该技术主要用于穿孔成形加工（冲模、型腔模、小孔 / 异形小孔），线切割加工。3.2 电解加工技术电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的原理去除工件材料的特种加工。目前，电解加工主要用于批量生产条件下难切削材料和复杂型面、型腔、薄壁零件以及异型孔的加工，还可以用于去毛刺、刻印、磨削、表面光整加工等方面。3.3 超声加工技术超声波加工是利用工具断面的超声振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。主要应用于：型孔、型腔加工，切割加工，超声清洗，焊接加工，超声波处理。3.4 激光加工技术激光加工是把具有足够能量的激光束聚焦后照射到所加工材料的适当部位，在极短的时间内，被照部位迅速升温，材料发生气化、熔化、金相组织变化以及产生相当大的内应力，从而实现工件材料被去除、连接、改性或分离等加工。激光加工由于具有高平行度、高能量密度、能通过透明体进行加工、装置简单等特点，主要用于激光打孔、激光切割、激光焊接、金属表面处理、激光存储等。4. 快速成型技术快速成型技术是新时代的一种产物，其结合了多种先进技术，具备了更多的优点。快速成型技术的出现，是由于人们在观察三维实物时逆向思考才发现的，变换了思考角度，不再从实物出发研究其构造，而是从构造出发研究实物。快速成型技术的出现解决了很多问题。因为其是三维实物研究，可以直接应用计算机技术进行模拟，可以减少研究时间，使产品的成本降低，并且可以多次试验，方便进行改进。在制造复杂的零件时，不需要工具就能完成。在快速成型技术当中还有很多不完善的地方，比如成品比较贵不能广泛推广的问题。但是，在这些问题一旦解决，对我国制造业的影响将是巨大的，可改变我国制造业的现状，增加制造业的竞争力，从而使我国在国际竞争中占有一席之地。当前制造业正在向多样化、用户个性化、小批量的生产模式转化，如何在此生产模式下快速、低成本加工制造出高品质的产品，在很大程度上决定了企业在市场竞争中的地位，这也为产品开发和制造，特别是模具的快速制造提出了更高的要求。基于反求工程和快速原型技术的快速模具制造技术正是通过综合当今多种先进制造技术，在已有的零件的基础上，经过适当的创新和改进，快速制成可用于实际生产制造的模具，从而短了制模周期，减少成本。同时由于快速模具制造技术的多样性，我们可以很方便的根据生产实际的需要，选择适合的制模技术。5. 总结我国机械加工技术水平的提高随着科技的发展，人们对产品质量的要求也不断提高，相应的机械加工技术也面临着前所未有的挑战，我们必须加大力气，深入研究如何提高我国机械加工技术的水。可以从以下几个方面着手：5.1 提高机械加工中的计量与检测水平提高机械加工中的计量与检测水平是提高零件、产品的机械加工精度的关键所在。我国现有的检测水平与国外同行业相比较，水平较低，加之在生产中使用的一些设备相对落后，使得检测数据和参数相对较为原始，不能满足人们日益增长的对产品质量和精度的要求，因此，必须提高机械加工中的计量与检测水平。5.2 重视机械加工中的科研开发现代的机械技术融合了先进的电子、信息技术等技术，并开始向高度自动、精密、智能以及集成的方向发展，因此，重视并做好机械加工中的科研开发尤为重要。在今后的科研开发中，不但要重视对数控加工技术、自动线等系统加工技术的开发，对加工方法(如精密、超精密加工、特种切削加工等)也必须给予高度的重视。5.3 重视人才的培养人才是科技发展的关键所在，因此必须重视培养人才。体现在机械中要组织相关的技术培训以及职业教育，提高技术工人的技能素质，从而推动现代机械加工技术的发展。5.4 以市场需求为导向现代机械加工技术的科研开发必须以市场需求为导向，根据市场需求做出快速判断及回应，以便及时推出市场需要的产品。5.5 推行绿色环保理念结合当今时代的大环境，在现代机械加工中推行绿色环保的理念，在环境、材料、工艺、资源的回收与利用等诸多方面进行考虑，推动现代机械加工技术的绿色化发展。参考文献：1 王正君,史津平,周小玉.高速超高速切削及高速切削机床J.机床与液压, 2001(1):7-8.2 苑伟政,马炳和.微机械与微细加工技术.西安:西北工业大学出版社,2000.3 赵保经.大规模和极大规模集成电路.北京:机械工业出版社,1999.4 蒋欣荣.微细加工技术.北京:电子工业出版社,1990.5 王琪民.微型机械导论.北京:中国科学技术出版社,2003.6 才海男,马秀兰,李鹏生,浦照邦,周兆英.微机械技术发展现状.哈尔滨工业大学学报,1997,29(6):57