浅析机械制造技术的发展

浅析机械制造技术的发展

摘要：机械制造技术水平的高低是衡量一个国家科学技术发展的重要标志，也是各国科技竞争的重点。本文对我国现有的机械制造技术进行了分析，并阐述了未来的发展方向。

关键词：机械制造技术特点发展分析

0 引言

目前，我国的机械制造技术与美、英、俄等发达国家相比，还有一定的差距，而科学技术的创新与发展，仍面临着巨大的挑战。因此，我国现有的机械制造业已不能沿用20世纪时的，以凸轮及其机构为基础的专用机床、专用夹具、专用刀具组成的流水式生产，而要向着自动化（数控高速切削加工）、计算计综合自动化（cim）发展。本文就机械制造技术、发展分析等，作进一步的研究和探讨[1]。

1 机械制造技术

机械制造技术是研究制造生产装备过程中的基本原理、技术和方法的一门学科。随着科技发展，对机械制造技术提出了更高的要求，例如，要求达到纳米（10-6mm）的超精密加工，大规模集成电路硅片的超微细加工重型装备超大型件的加工，难加工材料和具有特殊物理性能材料的加工等。要想提高产品质量和劳动生产率，降低其成本，提高市场的竞争力，就必须采用先进的制造技术[2]。

1.1 随着微电子技术、计算机技术的发展，促使常规技术与精密检测技术、数控技术、传感技术、系统技术、伺服技术等相互结

合，使机械制造业发生了质的飞跃。

1.2 随着计算机辅助设计与制造（cad/cam）、柔性制造系统（fms）、计算机集成制造系统（cims）的应用，实现了自动化、柔性化、智能化、集成化生产加工，使产品质量和生产效率得到提高。

1.3 随着生产的发展和科学实验的需求，许多零件的形状越来越复杂，精度要求越来越高，表面粗糙度要求越来越低。相继出现了化学机械加工、电化学加工、超声波加工、激光加工、超精密研磨与抛光、纳米加工等特种加工、超精密加工技术和复合加工技术。

2 发展分析

我国机械制造技术的发展：一是精密加工技术，二是cims计算机综合自动化技术，三是发展模式[3]。

2.1 精密加工技术。精密加工的核心主要体现在对尺寸精度、仿形精度、表面质量的要求。要实现高速切削与强力切削，必须有与之相适应的机床和切削刀具。目前数控车床主轴转速已达

5000r/min，加工中心主轴转速已达20000r/min，磨削速度已达40～60r/s，高的可达80～120r/s。例如，电火花加工的精度要求可达±2-3μm、底面拐角r值可小于0.03mm，最佳加工表面粗糙度可低于ra0.3μm。而镜面加工效果且能够完成微型接插件、ic塑封、手机、cd盒等高精密模具部位的电火花加工。

例如，运用数控高速切削技术(high speed machining,hsm，或high speed cutting，hsc)，可提高加工效率和加工质量[4]。

2.1.1 高速切削。高速切削技术综合了机床的高速主轴系统、

快速进给系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料以及高性能cnc 数控系统等诸多相关硬件和软件技术。要实现高速切削与强力切削，必须有与之相适应的机床和切削刀具。目前数控车床主轴转速已达5000r/min，加工中心主轴转速已达20000r/min，磨削速度已达40～60r/s，高的可达80～120r/s。

2.1.2 生产效率。高速切削加工技术提高了切削加工的生产效率，表现在：①切削力小：在铣削加工中，主轴轴承、刀具、工件受到的径向切削力得到大幅度减少。②材料切除率高：在相同时间内的材料切除率相应提高。③工件热变形小：因为是高速切削，大部分的切削热来不及传给工件就被高速流出的切屑带走，所以，加工表面的受热时间短，不会导致热变形，提高了表面精度。④精度高：由于高速切削力小于常规切削，加工系统的振动降低，加工过程平稳，提高了加工精度。⑤环保：由于高速切削可实现干式切削，减少了切削液用量，从而使污染和能耗降低。

2.1.3 实际应用。高速切削技术在精密制造中的实际应用，主要表现在：①非曲直对于薄壁类零件和细长的工件。②采用数控高速切削加工，广泛应用于汽车、模具、航天航空等制造领域。③采用数控高速切削技术，可实现在一台机床上对复杂整体结构件同时进行粗、精加工。

2.1.4 关键技术。实现数控高速切削的关键技术，主要包括：切削机理、切削机床、切削刀具和切削工艺[5]。

①切削机理：研究各种材料在高速加工条件下，形成的切削力、

切削热的变化规律，刀具磨损规律及对加工表面质量的影响规律，有利于促进高速切削工艺规范的确定和切削用量的选择，为具体零件和材料的加工工艺制定提供理论基础。②切削机床：高速切削机床主要包括：主轴系统、快速进给系统和cnc控制系统。a主轴。一般主轴转速在10000r/min以上，最高可达60000－100000r/min，具有良好的动态和热态性能。b高速进给。机床进给系统能够满足快速移动和快速准确定位。③切削刀具：由于切削速度的大幅度提高，对切削刀具材料、刀具几何参数、刀体结构等都提出了新的要求，高速切削刀具材料和刀具制造技术都有了新的变化。高速切削加工时，不仅要保证高的生产率和加工精度，还要保证人身的安全和产品的可靠性。因此，高速切削加工的刀具系统必须具有良好的几何精度、重复定位精度、装夹刚度、高速运转时良好的平衡状态和安全可靠性。需要注意的是：要尽可能减轻刀体质量，使其在高速旋转时所受的离心力小，可提高高速切削时的安全性，改进刀具的夹紧方式。④切削工艺：高速切削在实际生产加工中，缺乏可供参考的应用实例，也没有实用的切削用量和加工参数数据库，高速加工的工艺参数优化是加工技术的关键。例如，数控高速切削的零件nc程序，要求在整个切削过程中保证载荷稳定，而在使用cnc

软件中发现，自动编程功能不能满足这一的要求，需要由人工编程加以补充和优化。因此，必须研制开发新的编程方式，使切削数据适合高速主轴的功率特性曲线。

2.2 cims计算机综合自动化技术。cims(computer integrated