徐懿楠
云南工商学院 云南省昆明市 650300
摘要：随着国家基础建设的增速稳步回升及国内工程机械租赁行业的投资规模日益扩大，从2016年开始，工程机械行业形势明显好转，2018年挖掘机等工程机械产品甚至达到了历史销量的最高点，挖掘机全年销量达到18.4万台。另外，从2019年7月份开始，国家陆续推行“国六”排放标准的工程机械车辆。针对上述行业形势，引进先进的设备扩大产能，使用高效的刀具提升加工效率，依靠设备联网和关键数据采集、大数据分析等手段来保证产品质量成为行业发展的趋势。
关键词：设备；刀具；智能制造
引言
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”（ChinaNationalStandards，CNS），正逐渐向“计算机/现代集成制造系统”（ComputerIntegratedManufacturingSystems，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。
1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。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刀具方面
挖掘机、起重机、泵车等工程机械产品，上车与下车通过回转支承来连接，可以实现转台等结构件的回转动作，因此在转台和车架结构上都有均布的螺纹孔，一般情况下使用摇臂钻或龙门加工中心通过切削丝锥加工螺纹孔，部分车架等结构件上的螺纹孔加工深度较深，例如深度超过100mm的M16螺纹孔，这些螺纹孔在加工过程中存在排屑不畅的问题，导致丝锥易损坏折断。针对上述问题，采用挤压丝锥加工车架上的螺纹孔。加工的车架座圈材质是Q460，加工效果良好。挤压丝锥使工件材料发生塑性变形然后形成螺纹，这种加工方式不会产生切屑，避免了因排屑不畅造成的丝锥磨损的问题。
使用这种挤压丝锥要注意，螺纹底孔比切削丝锥用的螺纹底孔略大，具体数值需查阅刀具厂家提供的样本，尽量使用刚性攻螺纹的方式来加工，对应的刀具需使用丝锥专用弹簧夹套及ER弹簧夹套刀柄，另一方面还要求数控机床具备刚性攻螺纹功能，加工成品上的螺纹孔质量较高。部分工程机械产品因为要承受很大的力，所以车架及转台上的螺纹孔规格较大，有的螺纹孔规格达到了M48×5mm，这种规格的螺纹孔就不能使用切削丝锥或挤压丝锥来加工，且机床的功率也不足，因此一般使用螺纹铣刀来进行加工。
3机床附件方面
由于工程机械产品的部件主要通过焊接成形，结构件普遍存在焊接变形的问题，工件毛坯来料个体差异性较大，而且工件加工的第一道工序往往没有精定位基准，所以经常每个工件都需要单独设置工件坐标系，使用雷尼绍RMP60工件测头就能高效地完成上述流程。
在零部件机加工过程中，有时会出现刀具破损或者磨损的情况，这时就需要及时更换刀具或者修改刀具的刀补数据。传统的方式是靠经验及肉眼判断刀具的磨损情况，常需要中止正在自动运行的程序，降低了机加工全过程的自动化率。雷尼绍公司针对上述情况，研制了TS-27R型刀具破损检测系统，该装置能够检测刀具是否出现磨损，并能自动将半径及刀长等数据赋值进数控系统的刀补数据中，避免了因刀具造成的工件尺寸超差问题，且操作工不需要再将刀具运至固定式对刀仪上进行对刀，缩短了辅助工时。
4机械加工技术的发展趋势
4.1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。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。
4.2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。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。
4.3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。
结语
在当前的行业发展形势下，提升机加工的自动化程度、提升生产效率、释放设备产能是企业面临的主要问题。除了上述几方面以外，用户还可以从高效自动化夹具、加工模拟仿真、关键生产数据监控及采集等角度考虑，提升加工效率及质量。
参考文献
[1]陈宏均．实用机械加工工艺手册[M]．北京：机械工业出版社，2009．
[2]杨叔子．机械加工工艺师手册[M]．北京：机械工业出版社，2001．
[3]李芳龄（译）.丰田汽车案例———精益制造的14项管理原则[M].中国财政经济出版社，2004.