機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)的深度解讀
隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)械制造工藝和精密加工http://www.091010.com.cn/技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中扮演著日益重要的角色。雖然兩者在字面上只有細(xì)微的差別，但在實(shí)際應(yīng)用中卻有著各自獨(dú)特的價(jià)值和意義。本文將詳細(xì)解析機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)的區(qū)別，幫助讀者更好地理解和應(yīng)用這兩項(xiàng)技術(shù)。
一、機(jī)械制造工藝概述
機(jī)械制造工藝是指通過一系列的加工操作，將原材料轉(zhuǎn)化為具有特定形狀、尺寸和性能要求的機(jī)械零件或組件的過程。這一過程涉及材料選擇、加工工藝規(guī)劃、機(jī)床設(shè)備選擇、夾具與刀具的選用等多個(gè)環(huán)節(jié)。機(jī)械制造工藝注重的是整體的生產(chǎn)效率和成本控制，追求的是在保證零件質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高效率的生產(chǎn)。
二、精密加工技術(shù)詳解
精密加工技術(shù)則是指通過高精度的加工設(shè)備和工藝方法，實(shí)現(xiàn)零件微米甚至納米級(jí)精度的加工技術(shù)。精密加工技術(shù)不僅要求加工設(shè)備具有高精度、高穩(wěn)定性，而且對(duì)加工過程中的溫度、壓力、振動(dòng)等因素都有極為嚴(yán)格的要求。精密加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天、半導(dǎo)體制造、光學(xué)儀器等領(lǐng)域，是這些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高精度、高質(zhì)量產(chǎn)品制造的關(guān)鍵。
三、機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)的區(qū)別
精度要求不同：機(jī)械制造工藝一般追求的是零件的宏觀尺寸和形狀的準(zhǔn)確性，而精密加工技術(shù)則要求實(shí)現(xiàn)微米甚至納米級(jí)的精度。
應(yīng)用領(lǐng)域不同：機(jī)械制造工藝廣泛應(yīng)用于各種通用機(jī)械零件的制造，而精密加工技術(shù)則更多地應(yīng)用于對(duì)精度要求極高的特殊領(lǐng)域。
設(shè)備投入與成本差異：精密加工技術(shù)需要投入大量高精度、高價(jià)值的加工設(shè)備和檢測儀器，因此其制造成本通常遠(yuǎn)高于機(jī)械制造工藝。
工藝復(fù)雜度不同：精密加工技術(shù)通常需要更復(fù)雜的加工工藝和更嚴(yán)格的加工環(huán)境控制，這使得其工藝過程比機(jī)械制造工藝更為復(fù)雜和精細(xì)。
四、結(jié)語
機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)雖然都是機(jī)械制造業(yè)的重要組成部分，但在精度要求、應(yīng)用領(lǐng)域、設(shè)備投入和工藝復(fù)雜度等方面存在顯著差異。隨著科技的不斷進(jìn)步和市場的日益細(xì)分，機(jī)械制造工藝和精密加工技術(shù)將各自在各自的領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，共同推動(dòng)現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展。
機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)
現(xiàn)代化機(jī)械的制造生產(chǎn)過程及其工藝、加工等環(huán)節(jié)主要以智能化和自動(dòng)化為技術(shù)手段，能有效提高制造工藝的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，對(duì)推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作用顯著?；诖耍槍?duì)機(jī)械制造工藝及其使用的精密磨削技術(shù)、精密拉削技術(shù)、研磨技術(shù)、超高速切削技術(shù)以及剖光技術(shù)等精密加工技術(shù)進(jìn)行全面分析，旨在為開展現(xiàn)代化機(jī)械制造提供參考。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，機(jī)械制造行業(yè)在智能化技術(shù)的支持下不斷革新。當(dāng)前機(jī)械制造使用的現(xiàn)代化工藝和生產(chǎn)使用的相關(guān)技術(shù)都以智能化和自動(dòng)化為基礎(chǔ)，使得整個(gè)制造生產(chǎn)的技術(shù)水平有了質(zhì)的提升。分析和探討機(jī)械制造過程中的現(xiàn)代化工藝和新興的加工技術(shù)，能有效提高機(jī)械制造企業(yè)的生產(chǎn)能力，助力機(jī)械制造企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)收益。
01
現(xiàn)代化的機(jī)械制造工藝
現(xiàn)代化制造工藝的廣泛發(fā)展，不僅能夠合理利用有限資源，還能達(dá)到保護(hù)環(huán)境、提高制造質(zhì)量和效率的目的。
二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工藝：
二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工藝是指焊接過程中技術(shù)人員借助二氧化碳?xì)怏w開展焊接，將電弧作為焊接操作的熱量來源，使電弧充分燃燒，達(dá)到對(duì)空氣的有效隔絕，確保最終的焊接質(zhì)量。現(xiàn)代化機(jī)械制造過程使用二氧化碳作為隔絕氣體，主要是因?yàn)槎趸际嵌栊詺怏w，穩(wěn)定性強(qiáng)且成本低，可提升焊接效果。例如：機(jī)械焊接過程中，當(dāng)焊接板的厚度小于12mm時(shí)，焊接方式可以選擇工形坡口雙面單道焊接。橫向擺動(dòng)焊槍可使焊道平整順滑，避免薄板焊接時(shí)出現(xiàn)中間凸起的問題。對(duì)于角焊，需要結(jié)合不同的方式進(jìn)行焊接。例如：6 mm的焊腳在焊縫時(shí)，可以采用直接移動(dòng)的方式焊接；8mm的焊腳在焊接過程中，可以采用橫向運(yùn)動(dòng)的方式焊接。操作過程中需要避免在有風(fēng)的情況下焊接，以免影響最終的焊接效果，因此該操作最好在室內(nèi)進(jìn)行。
模具成型工藝
模具成型工藝作為機(jī)械加工制造中的重要工藝，最終目的是使產(chǎn)品更加規(guī)范，達(dá)到人們對(duì)于產(chǎn)品制作、投入、使用的要求。模具成型工藝被廣泛應(yīng)用于家用電器、儀表制作以及汽車制作領(lǐng)域。這些領(lǐng)域機(jī)械制作的特殊工藝?yán)昧穗娊夥绞匠尚?，加工精?zhǔn)較高，可將精準(zhǔn)度控制在10-6之內(nèi)。機(jī)械零件精密度的提高需要技術(shù)人員合理控制切割模板面積。在實(shí)際加工過程中，如加工電風(fēng)扇或者冷風(fēng)扇等產(chǎn)品的前后殼、支架等時(shí)，成型條件要求模溫在40～60℃，干燥條件為在80℃保持2～4 h，溫度控制在190～230℃，熱變形溫度控制在80℃左右，模具的收縮率控制在0.5%～0.7%。針對(duì)部分工件表面相對(duì)粗糙的問題，可以利用模具成型工藝完成粗加工的75%和細(xì)加工的25%。機(jī)械制造過程中，可以使用其他制造工藝疊加實(shí)體制作。這一方式主要使用箔材，利用數(shù)控激光機(jī)有效處理輪廓，在切除多余的部分后鋪上一層箔材，用加熱碾進(jìn)行碾壓，以軟化表面。利用固化黏結(jié)劑對(duì)其進(jìn)行涂抹，使整個(gè)材料融合，可在多次切削后提升制作效果和工作效率。
攪拌摩擦焊工藝
應(yīng)用攪拌摩擦焊接工藝的最大優(yōu)勢是焊接人員只需要在攪拌頭焊接的基礎(chǔ)上完成整個(gè)焊接的過程。尤其是對(duì)于鋁合金材質(zhì)的產(chǎn)品，一個(gè)焊接攪拌頭就能進(jìn)行800cm的焊接，不僅在機(jī)械制造工藝中得到了廣泛應(yīng)用，還可應(yīng)用于鐵路、船舶機(jī)械制造。攪拌摩擦焊接工藝涉及的參數(shù)較多，主要有攪拌頭的傾角、旋轉(zhuǎn)速度、插入深度、插入速度以及焊接壓力等。攪拌頭傾角的設(shè)計(jì)指標(biāo)一般為±5°。對(duì)于厚度為1～6 mm的薄板，攪拌頭傾角采用小角度，即為1°～2°；對(duì)于厚度大于6 mm的中厚板，需要結(jié)合其焊接壓力或者工件的結(jié)構(gòu)等，將攪拌頭的傾角設(shè)置為3°～5°。對(duì)于薄板材料，深度可以設(shè)置在0.1～0.3 mm；對(duì)于中厚板材料，深度可以設(shè)置在0.5 mm左右。攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度規(guī)范如表1所示。公眾號(hào)《機(jī)械工程文萃》，工程師的加油站！
表1攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度規(guī)范
02
機(jī)械制造精密加工技術(shù)
精密磨削技術(shù)：
精密磨削技術(shù)精度精準(zhǔn)，能得到亞微米級(jí)別的尺寸，可有效保障機(jī)械產(chǎn)品的制作質(zhì)量和制作水平。技術(shù)人員在應(yīng)用精密磨削技術(shù)時(shí)，主要借助金剛石磨粒砂輪實(shí)現(xiàn)操作，需保障砂輪平均粒徑在3 mm左右。應(yīng)用280 mm的硅片集成系統(tǒng)開展加工和制造時(shí)，應(yīng)使金剛石砂輪或者光整加工處于同一個(gè)水平面。硅片經(jīng)過精密的磨削和打磨后，能有效降低硅片表面的粗糙度，將其控制為0.8μm。此外，機(jī)械產(chǎn)品平面度也會(huì)隨之降低，變?yōu)?.3μm，有助于提高產(chǎn)品加工的制造精度。一些工廠在應(yīng)用精密磨削技術(shù)時(shí)采用了超精密靜壓導(dǎo)軌技術(shù)，使得液壓油由外部液壓動(dòng)力系統(tǒng)傳輸?shù)矫恳粋€(gè)液壓滑塊內(nèi)，且每一個(gè)滑塊均配置了6個(gè)軸承座，借助高壓油支撐滑塊使其均勻懸浮在滑軌上。隨著切削力度的逐步增大，軸承座內(nèi)的油壓力逐步增加，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償功能，保障切削力和油壓的支撐力維持一定的平衡。循環(huán)后的液壓油由滑塊端以正常的狀態(tài)回流到油箱中，可以重復(fù)使用。該技術(shù)憑借其強(qiáng)大的功能，使機(jī)床擁有0.4μm的直線度，可保障產(chǎn)品幾何加工精度在0.9μm左右。使用該技術(shù)加工后的產(chǎn)品平面度可達(dá)到4.8μm。需要注意，機(jī)床在進(jìn)行加工時(shí)如果剛度不夠，很容易出現(xiàn)因產(chǎn)品溫度過高導(dǎo)致的產(chǎn)品變形問題。為提高切削精度，還應(yīng)引進(jìn)微進(jìn)給、空氣靜壓軸承等技術(shù)。機(jī)床加工流程如圖1所示。
機(jī)床加工技術(shù)流程
精密拉削技術(shù)
齒輪和傳動(dòng)軸對(duì)加工的要求較高，主要涉及連接強(qiáng)度和安裝后的運(yùn)行情況，因此需高度重視齒輪內(nèi)花鍵的細(xì)節(jié)加工。控制位置精度時(shí)，需要采用精密的拉削工藝。精密拉削時(shí)應(yīng)分析漸開線內(nèi)花鍵分度圓和齒輪內(nèi)孔間存在的同鋪度要求，采用不同的拉刀結(jié)構(gòu)開展精密拉削。例如：針對(duì)導(dǎo)向和齒輪內(nèi)孔在加工的各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的接觸進(jìn)行全面分析。通過了解這兩個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的精度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)同軸度的控制。此外，可以使用一套由后導(dǎo)向套、工件固定座以及前導(dǎo)向套等形成的夾具，采用內(nèi)定位的方式使拉刀和夾具相互配合，從而有效控制和積極應(yīng)對(duì)拉刀后導(dǎo)向帶產(chǎn)生的影響。
精密研磨技術(shù)
精密研磨技術(shù)能提高機(jī)械產(chǎn)品研磨的質(zhì)量和精度。技術(shù)人員在開展激光反射鏡的拋光處理時(shí)，應(yīng)采用精密研磨技術(shù)。技術(shù)人員做好拋光處理工作后，開展反射鏡表面的鍍膜工作，保障產(chǎn)品的加工平面度可以控制在0.048μm，產(chǎn)品表面的粗糙度可以控制在0.81μm，反射鏡的反射效率可以控制在99.80%。技術(shù)人員借助拋光機(jī)對(duì)陶瓷軸承球進(jìn)行精密研磨，使得陶瓷軸承研磨精度控制在0.1μm[5]。汽車機(jī)械制造領(lǐng)域中，研磨余量需要進(jìn)行有效控制，可以結(jié)合不同研磨余量對(duì)動(dòng)環(huán)粗糙度和平面度產(chǎn)生的影響進(jìn)行合理選取。結(jié)合表2可以看出：研磨余量控制在0.02～0.03μm可以獲得合格產(chǎn)品。
不同研磨余量對(duì)動(dòng)環(huán)平面度和粗糙度產(chǎn)生的影響
超精密剖光技術(shù)
機(jī)械制造過程中使用的超精密剖光技術(shù)可以劃分為化學(xué)剖光、電化學(xué)剖光和超聲波剖光，其中超聲波剖光使用最廣泛。技術(shù)人員借助聲波對(duì)材料表面開展打磨，使其達(dá)到要求的剖光目的。超聲波剖光能將產(chǎn)品精度控制在0.02μm，粗糙度偏差可以控制在0.1～0.2μm。超精密剖光過程中可以使用液中研磨、機(jī)械化學(xué)研磨以及磁流體精密研磨等新技術(shù)。對(duì)于機(jī)械制作加工企業(yè)，機(jī)械化學(xué)研磨技術(shù)最常用。這一加工技術(shù)主要是借助化學(xué)反應(yīng)對(duì)機(jī)械進(jìn)行研磨，可分為干、濕兩種條件。干式條件下，微小范圍的化學(xué)反應(yīng)有助于開展加工。0.01～0.02粒徑的SiO2磨粒具有較強(qiáng)的化學(xué)活性，因此研磨量相對(duì)較大。借助磁流體進(jìn)行研磨時(shí)，主要借助磁場的作用使磁極間的磁性磨料形成研磨劑，待其吸附在磁極表面后，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面的研磨。這一加工方法能對(duì)凹凸不平的復(fù)雜曲面開展有效的研磨，提升研磨質(zhì)量和效果。公眾號(hào)《機(jī)械工程文萃》，工程師的加油站！
03
結(jié)語
隨著現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝技術(shù)的進(jìn)步，精密加工技術(shù)為加強(qiáng)現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)和制造效率提供了重要的技術(shù)支撐。相關(guān)企業(yè)需要不斷優(yōu)化和創(chuàng)新精密加工技術(shù)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)加工技術(shù)在切削、剖光研磨等方面的不足。文章重點(diǎn)研究精密加工技術(shù)如精密磨削技術(shù)、精密切削技術(shù)、精密剖光技術(shù)以及精密研磨技術(shù)等，有效提高了產(chǎn)品精度，有助于全面加快制造業(yè)的發(fā)展。
機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)的深度解讀
02-19-2024
