精密機械加工發展趨勢

摘要：本文主要從精密機械加工技術的角度討論了精密機械加工的現狀和發展趨勢，闡述了精密機械加工的概念以及未來的發展。

關鍵詞：精密加工 加工精度 發展趨勢

1 引言

機械制造技術從提高精度與生產率兩個方面同時迅速發展起來。在提高生產率方面，提高自動化程度是各國致力發展的方向，近年來，從CNC到CIMS發展迅速，并且在一定范圍內得到了應用。從提高精度方面，從精密加工發展到超精密加工，這也是世界各主要發達國家致力發展的方向。其精度從微米到亞微米，乃至納米，其應用范圍日趨廣泛，在高技術領域和軍用工業以及民用工業中都有廣泛應用。如激光核聚變系統、超大規模集成電路、高密度磁盤、精密雷達、導彈火控系統、慣導級陀螺、精密機床、精密儀器、錄象機磁頭、復印機磁鼓、煤氣灶轉閥等都要采用精密加工技術。

目前，先進制造技術已經是一個國家經濟發展的重要手段之一，許多發達國家都十分重視先進制造技術的水平和發展，利用它進行產品革新、擴大生產和提高國際經濟競爭能力。發展先進制造技術是當前世界各國發展國民經濟的主攻方向和戰略決策，同時又是一個國家獨立自主、繁榮富強、經濟持續穩定發展、科技保持先進領先的長遠大計。目前，精密與特種加工技術水平是一個國家制造工業水平的重要標志之一。精密加工所能達到的精度、表面粗糙度、加工尺寸范圍和幾何形狀是一個國家制造技術水平的重要標志之一。精密與特種加工技術已經成為國際競爭中取得成功的關鍵技術。發展尖端技術，發展國防工業，發展微電子工業等，都需要精密與特種加工技術來制造相關的儀器、設備。

2 精密機械加工方法

根據加工方法的機理和特點，精密加工可分為刀具切削加工、磨料加工、特種加工和復合加工四大類。

隨著加工技術的發展，出現了許多新的加工機理，因此在精密加工，特別是在微細加工中.根據零件成形機理和特點。分為去除加工、結合加工和變形加工三大類。去除加工又稱為分離加工，是利用力、熱、電、光等加工方法從工件去除一部分材料，如切削、磨削、電加工等。結合加工是利用理化方法在工件表面上附著（沉積）、注入（滲入）、焊接一層不同材料，如電鍍、氣相沉積、氧化、滲碳、粘接、焊接等。變形加工是利用力、熱、分子運動等手段使工件產生變形，改變其尺寸、形狀和性能，如鑄造、鍛壓等。可見加工的概念已突破傳統的去除加工手段，具有堆積、生長、變形等特色，同時強調了表面處理，形成了表面加工技術。

3 精密機械（切削）加工的技術和工藝優勢

精密機械（切削）加工與無屑工藝相比，切削加工的優點首先在于，既有很高的材料切除率，又有良好的經濟性。例如與激光等離子加工工藝相比即如此；這是因為這種工藝目前只有供應很大的能量才能達到較高的材料切除率；另一方面，加工出的工件能否達到尺寸和形狀精度要求尚存問題。無屑壓力加工主要用于大批量生產，往往需要后序切削加工，以獲得最終合格的工件形狀。因此機械（切削）加工的主要優點是能使工件達到較高的精度。

精密機械加工應用廣泛，特別是伴隨小批量生產發腱趨

勢，對工件的形狀和尺寸精度要求越來越高，為機械加工開辟了新的更加廣泛的領域。使用車床自然要進行各種車削加工，但還應注意到，鉆削、銑削、磨削以及切齒等加工過程都可集中在一臺車床上完成（工序集成）的趨勢，這就是現在發展起來的車銑加工中心的復合機床的加工方法。

4 精密機械加工的內容

精密機械加工的技術難度大，影響因素多，涉及面廣，投資強度大，產品個性強，其主要內容有以下五個方面：

（1）加工機理 除傳統加工方法的精密化外，非傳統加工（特種加工）方法發展迅速。當前，傳統加工方法主要有金剛石刀具精密切剛、盤剛石微粉砂輪精密磨削、精密高速切削和精密砂帶磨削等；非傳統加工方法主要有電子束、離子束、激光束等高能束加工、電火花、電化學加工、光刻（刻蝕）等。并出現了具有復合加工機理的電解研磨、磁性研磨、磁流體拋光、超聲珩磨等復合加工方法。加工機理的研究是精密和超精密加工的理論基礎和新技術的生長點。

（2）被加工材料 精密機械加工的被加工材料在化學成分、物理力學性能、化學性能、加工性能上均有嚴格要求，應該質地均勻、性能穩定、外部內部均無宏觀和微觀缺陷。符合性能要求的被加工材料才能得到精密機械加工的預期效果。

（3）加工設備和工藝裝備 精密機械加工應有高精度、高剛度、高穩定性和自動化的機床，相應的金剛石刀具、立方氮化硼刀具、金剛石砂輪、立方氮化硼砂輪. 及相應的高精度、高剛度夾具等工藝裝備，才能保證加工質量。

（4）檢測 精密機械加工必須具備相應的檢測技術，形成加工和檢測一體化。對于精密機械加工的檢測有三種方式：離線檢測、在位檢測和在線檢測。離線檢測是指在加工完成后，將工件送到檢驗室去檢測；在位檢測是指工件在機床上加工完成后不卸下，就地進行檢測，若發現有什么問題.便于再進行加工；在線檢測則是在加工過程中進行檢測，以便能夠主動控制和實施動態誤差樸償。

（5）工作環境 精密機械加工要求在一定的環境下工作，才能達到在精度和表面質量上的技術參數。工作環境的條件主要有溫度、濕度、凈化、防振等方面的要求，有時尚有噪聲、光、靜電、電磁、放射線等方面的特殊要求。

5 精密機械加工未來發展預測

近二十年以來機械制造業正以迅猛的發展步伐向精密加工、超精密加工發展，在未來的發展過程中精密加工、超精密加工將成為在國際競爭、市場競爭中取勝的關鍵技術。現代制造業之所發要致力于提高加工精度，其主要原因在于提高產品的性能和質量，提高其質量的穩定性和性能的可靠性，促進產品的小型化、功能性強，零件互換性好，產品的裝配、調試生產率高，并促進制造裝配自動化。

隨著制造業的發展，現在的精密機械加工正在從微米、亞微米級工藝發展，在今后的加工中，普通機械加工、精密加工與超精密加工精度可分別達到1μm、0.01μm、0.001μm（即1nm），而且超精密加工正在向原子級加工精度逼進（0.1nm）。隨著極限加工精度的不斷提高，為科學技術的發展和進步創造了條件，也為機械冷加工提供了良好的物質手段。