浅析精密机械加工技术趋势

姚敏

摘要：精密机械加工是一种精细化加工制造工艺，精细化程度代表着一个国家制造业的发展水平。精密机械加工是推动机械制造行业深化发展的重要条件，对增强国家综合国力，提升国家国际地位的关键支撑，新时代背景下，世界诸国对精密机械加工技术越来越重视，我国机加行业也要加快转变观念，大力发展精密工艺，推进节能减排，提升资源利用率，并增强机械加工制造后劲。本文首先分析了精密机械加工的种类、技术优势、影响因素，其次探讨了精密机械加工技术的未来发展趋势，希望能有利于促进我国机加工业的更好发展。

Abstract： Precision machining is a kind of fine manufacturing technology， and the degree of refinement represents the development level of a country's manufacturing industry. Precision machining is an important condition to promote the further development of machinery manufacturing industry. It is the key support to enhance the comprehensive national strength and enhance the international status of the country. Under the background of the new era， countries all over the world pay more and more attention to precision machining technology. China's machinery processing industry should also speed up the change of concept， vigorously develop precision technology， promote energy conservation and emission reduction， improve the utilization rate of resources， and increase the utilization rate of resources Strong mechanical processing manufacturing aftereffect. This paper first analyzes the types of precision machining， technical advantages， influencing factors， and then discusses the future development trend of precision machining technology， hoping to promote the better development of China's machining industry.

关键词：精密机械;加工技术;发展趋势

Key words： precision machinery;processing technology;development trend

中图分类号：TH16                                      文献标识码：A                                  文章編号：1674-957X（2020）23-0118-02

0  引言

随着社会的进步，机械工业技术实现了飞速发展，尤其是自动化技术的出现和应用，促使工业生产效率和生产技术精度得到极大提升。当前“中国国家标准认证”（China National Standards，CNS），正逐渐向“计算机/现代集成制造系统”（Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS）进行转变，为机械加工制造行业的高层次发展起到了极好的支撑作用，并受到了世界诸国的普遍关注。发展精密机械加工技术，既是市场竞争环境对机加行业的要求，又是国民经济发展的重要保障，已经成为一种必然趋势。笔者分析了精密机械加工的种类，加工工艺和技术优势，以及影响精密加工的主要因素，最后对其发展趋势予以探讨。

1  精密机械加工的种类及技术优势

通常而言根据机械加工的特点和技术原理，可将其分为：复合加工、特种加工、磨料加工以及刀具切削加工几种。随着工业技术的不断发展，机械加工逐渐向自动化、模块化方向发展，精细化加工成为主流，基于零部件适用性和加工成形机理的不同要求，我们可以将精密加工分成：变形加工、结合加工以及去除加工三种主要形式。[1]其中变形加工是依靠挤压力、牵引力、离心力等外力作用，以及原材料加工中的分子运动等内力作用，促使材料的外形、体量、整体性能发生改变，常见加工工艺技术有：精密下料、精密锻造、精密铸造、精密轧制、冷挤压和粉末冶金等，其中冷挤压技术特别适用于对复杂零部件的加工制造，对提升原材料的利用率也有机大意义，利用率可高达90%以上，同时成型零部件的刚度也非常高;结合加工，是通过物理和化学的方法把其他材质附着、注入或焊接到零部件的表面上，是一种组合加工方式，常见类型为焊接、粘黏、电镀等;去除加工即是分离加工，是对零部件或原材料按成形要求进行切削、打磨、刨除、开凿打孔、分割等，常见数控机床全自动机械切钻加工或工业机器人激光切钻加工。精密机械加工对加工设备的要求极高，机床集合了钻、铣、磨、切、压花等多种功能，且自动化程度非常高，比常规机械加工速度要快4～6倍，并且对于人工的需求量较少，可有效节省生产成本，提升机械加工企业的经济效益。总之，相比于传统机械加工工艺，精密机械加工更精细、更优质、更高效，其技术优势显著。

2  精密机械加工的主要影响因素

机械加工产品的质量既与加工设备的先进程度、原材料的质量、加工技术人员水平等因素的影响又与生产加工的环境有关。精密机械加工多针对核心零部件，它对加工设备、加工技术、操作人员、作业环境以及原材料等的要求更高，具体体现在以下几个方面：

2.1 原材料质量

材料质量是保证精密机械加工产品质量的基础，精密机械加工需要选取化学性能好、物理结构完整、加工性能等符合技术标准的优质原材料，如果材料的理化性能不达标那么在机械加工中就难以确保其加工精度、产品性能，可能出现质量缺陷。

2.2 加工机理

精密机械加工一般有两种类型，一是在传统加工工艺上进行改进，优化工艺结构，实现精细化;二是特种机械加工技术。以传统加工技术为基础的精密机械加工工艺如：精密砂带切削、金刚石刀具切削、精密高速切削等，特殊加工技术诸如：激光切削、电子束加工、激光雕刻、电化学加工等。此外，还有超声波珩磨、磁力抛光、电解研磨等先进工艺。[2]

2.3 质量检测

所有机械加工的零部件都必须要经过质量检测，检测方式包括离线检测、在线检测或者在位检测，检测技术水平越高，检测的准确度就越高，对零部件的质量控制就越好，其精密度也就更好。

2.4 加工设备

先进的加工设备是保障精密机械加工的重要基础，对机床的刚度、精密度、稳定性、自动化程度等的要求也非常高。常见设备包括金刚石材质的砂轮、刀具以及立方氮化硼刀具等。

2.5 操作环境

精密机械加工对作业环境的要求很严格，作业现场的温湿度、抗震荡性、清洁度、防电磁干扰性等因素都会影响到加工质量，一般精密加工需要在专业精密加工车间内进行。[3]

3  精密机械加工技术的发展趋势

精密机械加工工艺是生产技术发展的必然产物，也必然随着科学技术的进步而进步，新时代背景下工业自动化技术、人工智能技术、纳米技术、新能源技术等相继出现和发展，为精密机械加工行业注入了新的活力，其精密程度更高，主要发展趋势如下：

3.1 高精度发展趋势

随着工业市场的不断繁荣，工业领域对机械加工产品的质量要求更高，其中加工精度是最重要的一个内容，因为高精度加工不仅能提升产品性能，还能提高生产效率，更能增强加工企业的生产能力，获得更强市场竞争力。[4]一方面，精度趋势逐步加强，机械制造产业的不断发展推进了精密机械加工工艺的进步，精密机械加工精度开始朝着微米级和亚微米级方向发展，未来发展将呈现为普通加工——精密加工——超精密加工的过渡模式，其精度也由1μm发展到0.01μm再到1nm，甚至精确到0.1nm。另一方面，工艺整合度更高，面对当前国际国内的激烈竞争环境，机加工企业和准备制造企业越来越重视提升生产效率和增强产品质量，在精密机械加工方面于是出现了“以磨代研”甚至“以磨代抛”的现象，使用一台设备同时完成多种加工（如车削、钻削、铣削、磨削、光整）的趋势越来越明显。

3.2 智能化发展趋势

当前大数据技术、人工智能技术在工业领域得到了广泛应用，将传统生产工艺逐步过渡到全自动化和智能化机械加工，进一步优化了工艺形式，提高了生产作业效率。比如智能化数控机床（CNC）、工业机器人激光焊接和切割等都是精密机械加工的发展趋势。[5]这些精密器件在航天航空制造领域、卫星通信领域、航运船舶工业、医疗器械、智能汽车制造领域等方面都得到了广泛应用，并成为了企业应对国际化市场竞争的核心部分。

3.3 定制化发展趋势

根据《中国制造2025》战略规划，定制化将是未来机械零件加工的发展趋势之一，因为随着2025规划目标的有效实施，未来智能机械零件加工的应用将扩大至航空航天、船舶、机器人、轨道交通、电力、新能源、农业等众多行业，众多的领域意味着CNC零件加工需要应对的差异化因素也在增多，对于定制化的发展要求也就愈发明显。[6]同时定制化精密加工也是最大化满足客户需求，提升机械加工服务精准性的关键内容。

3.4 大型化与微型化趋势

基于某些新兴特殊工业的发展，精密机械加工为满足各种生产和零部件装配的实际需求，呈现大型化精密加工和微型化精密加工同步发展的趋势，比如加工航空、航天、宇航等领域的大型光电子器件，就必须要建立大型超精密加工设备，才能加工生产需求;而加工家电产品、微型电子机械、光电信息等领域的微型器件，却需要使用微型超精密加工平台。根据加工需要灵活选用适当的精密机械加工设备和工艺是确保工业产品质量，最大化满足时代发展需求的关键。[7]

3.5 绿色化发展趋势

传统粗放型工业经济发展模式，以资源消耗换经济发展，以环境破坏求效益，导致生态环境问题越来越严重，威胁到人与自然的和谐发展。随着人类生态意识的觉醒，开始探索经济发展与生态协调的互利模式，而以更先进的工艺技术来替代传统的加工生产方式，实现资源合理、高效利用便是一个最佳途径，于是“绿色加工制造”理论应运而生。如今，生态环保成为一个世界性问题，“绿色制造”“可持续发展”是整个工业领域所要考虑的重心，绿色化机械加工制造将成为未来的发展大方向。引入最先进的机械加工技术，使用环保新材料、清洁新能源、加工新技术可进一步降低生产污染，降低资源浪费，实现节能减排，促进经济与生态的和谐统一。[8]常见的绿色加工技术和工艺诸如：MQL潤滑的准干式切削技术、离子束镀膜技术和环保表面涂装技术、水喷射加工技术、风冷切削技术等。

4  结语

精密机械加工技术是推动机械制造业深化发展的源动力，是工业4.0时代的核心动能，未来精密机械加工技术将朝着高精度、智能化、定制化、绿色化的方向持续发展。机械加工制造行业各经济主体应认清发展形势，加快转变经营管理观念，紧跟时代潮流，不断提升自身的精密机械加工工艺，生产更多高精度的机械零部件，从而获得更大的市场生产空间。

参考文献：

[1]姜楠，许立强.现代机械制造工艺与精密加工技术[J].产业与科技论坛，2015（2）：60-61.

[2]唐吉有，张雨亭.我国机械制造工艺现状及发展趋势[J].科学中国人，2017（4）：207.

[3]梁璨.工程机械的智能化趋势与发展对策[J].南方农机，2019（11）：107，128.

[4]罗松保，张建明.航空航天制造技术及设备的现状与发展趋势[J].制造技术与机床，2003（6）：3.

[5]杨媛媛.关于现代机械制造工艺与精密加工技术的思考[J].内燃机与配件，2020（8）：131-132.

[6]禹强.现代机械制造工艺与精密加工技术探究[J].中国设备工程，2020（5）：191-192.

[7]田俊飞.试论智能机器人数控技术在机械制造行业中的应用[J].中外企业家，2020（6）：144.

[8]宋玉龙.现代机械制造工艺及精密加工技术应用研究[J].现代制造技术与装备，2020（6）：166-167.