現(xiàn)代加工技術在農(nóng)業(yè)機械加工中的應用研究

孔虎臣

（太原城市職業(yè)技術學院，太原 030027）

在當前現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的背景下，加工技術在農(nóng)業(yè)機械領域的應用逐漸成為推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要因素之一。現(xiàn)代加工技術的不斷進步，尤其是精密加工技術的發(fā)展，為農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，而且顯著提升了生產(chǎn)效率[1-3]，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的升級轉(zhuǎn)型注入了強勁動力。

現(xiàn)代加工技術提高了零部件的精度和表面質(zhì)量，使得農(nóng)業(yè)機械在運行過程中更加穩(wěn)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(xiàn)代技工技術，以精密加工技術為切入點，系統(tǒng)分析了精密機械加工機床及現(xiàn)代加工技術的應用原理，探討了不同現(xiàn)代加工技術對于推動農(nóng)業(yè)機械發(fā)展的作用，以期為農(nóng)業(yè)機械的可持續(xù)發(fā)展提供技術支持和理論指導。

1 現(xiàn)代加工技術相關概述

現(xiàn)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(xiàn)代通信技術）、自動化技術、材料技術以及現(xiàn)代管理技術，綜合應用于產(chǎn)品的計劃、設計、制造、檢測、管理和服務的全過程的技術。現(xiàn)代加工技術的發(fā)展推動了生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)型，加速了工業(yè)生產(chǎn)的自動化和智能化進程，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，滿足了人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)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(fā)展，推動了經(jīng)濟全球化和文化多樣化的進程[4]。

現(xiàn)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(zhì)量的極致，后者則主要聚焦于產(chǎn)品設計、制造和管理的全面自動化。現(xiàn)代加工技術的應用，不僅為快速響應市場需求、提升生產(chǎn)效率、改善勞動環(huán)境提供了強有力的工具，也是確保產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵舉措。鑒于其重要性，針對現(xiàn)代加工技術在農(nóng)業(yè)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(fā)展現(xiàn)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(fā)展歷程，以揭示精密加工技術的發(fā)展優(yōu)勢及特點。美國作為精密加工技術研究的先驅(qū)，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(fā)展，美國率先研發(fā)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(fā)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(zhuǎn)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(zhì)量，空氣軸承利用氣體的流動性質(zhì)來支撐和懸浮旋轉(zhuǎn)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(yè)公司開發(fā)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?qū)崿F(xiàn)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(wěn)定的機械系統(tǒng)，保證了加工過程的穩(wěn)定性和可靠性，確保了加工精度的持續(xù)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(nóng)業(yè)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(fā)，并通過產(chǎn)生的強烈沖擊波將其噴發(fā)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(tǒng)和機械系統(tǒng)。其中：激光器將電能轉(zhuǎn)變成光能，產(chǎn)生激光束；激光器電源為激光提供能量；光學系統(tǒng)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(tǒng)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(nóng)業(yè)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(zhì)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(nóng)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(nóng)業(yè)機械的通風和散熱設計。通過激光打孔可以在農(nóng)業(yè)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(nèi)部通風和散熱，避免機械在運行過程中因高溫而產(chǎn)生熱量積聚，提高機械的穩(wěn)定性和可靠性。激光打孔技術還可以根據(jù)不同的需要調(diào)整孔徑和布局，以滿足農(nóng)業(yè)機械在不同工況下的通風和散熱需求，進一步優(yōu)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(tǒng)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(xiàn)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(zhì)量材料，液體多為水或煤油等介質(zhì)。超聲波發(fā)生器通過磁致伸縮換能器產(chǎn)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(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)生微小的局部振動，繼而產(chǎn)生高頻的沖擊效應，有效破壞材料表面的鍵合力，從而實現(xiàn)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(zhì)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(xiàn)對農(nóng)業(yè)機械零部件的高精度加工，提高其幾何形狀精度和表面質(zhì)量，進而提高農(nóng)業(yè)機械的整體性能。該技術還可以應用于農(nóng)業(yè)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(shù)，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(chǎn)生相對運動，從而在接觸面摩擦熱的作用下進行焊接，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)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(wěn)定性。

4 結語

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