浅谈21世纪机械加工技术的发展

智造360

新技术革命为现代机械加工技术的发展提供了动力，在此基础上，我国的机械加工技术正发生着日新月异的改变。现代机械加工产业是我国经济的支柱产业之一。随着信息技术、电子技术以及生产制造技术等科学技术的发展，现代机械加工技术也面临着新的机遇和挑战。在21世纪，其必将取代传统的机械加工技术成为机械加工的主流发展方向。

一、机械加工技术的发展现状、趋势

（一）精密、超精密加工

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，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。

（二）高速、超高速加工

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、超高速切削加工应用的技术主要有：适用于机械产品制造与加工模具的CAO/CAM技术、激光加工技术、机械视觉装置、电火花加工技术等。

（三）自动化、数字化

数字化技术是21世纪现代机械加工技术的重要发展趋势。数字化技术在产品、模型、加工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（Flexible Manufacturing System，FMS）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。

二、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平。可以从以下几个方面着手：

　（一）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。鉴于我国现有检测水平不高， 生产上应先推广使用各种气动和电动测量仪、投影仪和各种电子数显量具， 有条件的工厂还可采用电接触测量或光电测量、自动测量机、多参数的综合检验装置以及三坐标测量机等。量具和量仪的精度一般都要求比被测量零件高一个数量级， 所以加工和测量通常是独立进行的。但随着机械加工技术水平的提高， 机床本身的精度也大大提高， 此时如配有适当仪器或采取一定措施后， 机床可以作为计量装置， 从而可使机床既是加工机， 又是测量机， 实现加工计量一体化。

（二）重视机械加工中的科研开发

当今机械制造技术正借助微电子、计算机、自动化等技术向着高度自动化、精密化、智能化、高效化、集成化的方向发展， 计算机辅助设计与制造（CAD/ CAM）今后将成为机械工业普遍使用的技术， 所以在科研工作上， 我们既应对加工过程（即系统加工技术）进行研究， 如数控加工技术、自动线、0MS、甚至自动化工厂（FA）等， 也要对加工方法（即固有加工技术）进行探讨， 如各种特种切削加工、少无切屑加工、精密加工和超精密加工等。当前机械加工研究工作重点应放在切削机理、切削优化（如切削工序优化、切削用置优化以及采用新型刀具材料和新型工件捌料情况下刀具几何参数优化等）、建立切削数据库， 难加工材料切削技术， 新型刀具的研制和模块化刀具系统的开发， 自动化生产过程中工况监测、自动补偿、故障诊断与预测， 以及提高加工精度与表面质量等方面上来， 同时还应开展在切削加工中导入声、光、热、电、磁等外加能量的新型特种切削加工方法的研究， 如超声摄动切削、导电加热切削、低温切削、激光辅助切削、磁化切削以及电解磨削等，在提高加工效率的同时提高加工精度水平。

（三）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。体现在机械加工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。为适应当代机械制造业的迅速发展， 全面提高我国机械加工技术水平， 必须从提高劳动者素质着手， 应大力加强技术工人的技能训练和职业技术教育， 目前各企业中尤其缺乏“机电一体化”人才， 应争取在近几年内有所改变， 使我国机械加工技术的水平得到稳步发展与提高，以迎接新的挑战。

（四）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，在加工环境、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。机械制造中的绿色加工技术包含以下若干方面：一是减少物料资源（如实体原材料、辅助原材料）消耗的技术；二是如何使用清洁或可再生能源的技术；三是如何降低能耗的技术；四是废弃物的再生与利用技术；五是减少有害废弃物和排放物的技术。将上述绿色技术具体运用于零件制造工艺技术中，就形成零件的绿色加工技术体系。绿色制造的核心是在产品生命周期过程中实现减量化（Reduce）、重用（Reuse）、再生循环（ReCyCle）和再制造（RemanufaCturing），也称为“4R”。 绿色制造的实现目标是在达到企业内在的经济效益和外在的社会效益两者协调优化的同时，最大限度地使资源优化配置，从而使资源利用率达到极高和环境影响最小，环境污染等达到极小。

面向机械加工工艺规划的绿色制造系统的建立和有效实施取决于制定合理的资源、环境绩效目标以及科学的评估或评价。然而，这一目标体系的建立是一项非常复杂的工作。在国内外，对资源、环境绩效目标的研究，无论是内容还是评价方法，无论是理论还是实践，仍然还处于初级阶段。这项工作是推行绿色制造的基础，还有待于不断地、深入地、系统地研究。

三、结语

现代机械加工技术在科技迅猛发展的今天已经变得越来越重要，随着科学技术的不断发展，在机械加工技术方面的研究也将继续深入。因此加工技术的稳定度以及精确度将会不断的提高，以满足人们日益增长的对产品质量的要求。