发布于 2013年12月16日
现代加工技术的发展是人们不断追求加工自动化的结果；是人们不断将不同加工方法进 行综合、复合的结果；是人们不断挑战加工精度极限、加工对象微小化极限的结果；是人们不断思索与环境和谐发展的结果。
现代加工技术发展到今天，一方面，随着全球化市场经济的发展，各国、区域间的产品竞争不断加剧，因此，围绕新产品研制和批量化生产，提高企业快速响应市场变化的能力，对加工技 术的效率、精度、成本、柔性等已提出越来越高的要求；另一方面，随着人类认识自身、认识自然的步伐不断加快，对人与自然和谐发展的认识不断加深,要求加工技术能够更方便地制造出能够进人人体的微小零件与设备，制造出更加低廉的安全载人飞船和太空探索机器，同时保证加 工过程的安全、绿色。
现代加工技术的发展趋势巳呈现以下几个重要特征。
1.追求更高的加工精度
获得更高的加工精度一直是加工技术孜孜不倦追求的目标。200多年前，在工业革命时 代，去除加工技术的大家族中仅有普通的切削加工，其加工精度最高约为1 mm;而进人21世 纪，在工业发达国家即使对于大批量生产的普通零件，其加工精度也可达到1 f«n。200年间， 普通加工的精度提高了约三个数量级，而精密加工的精度已达到10 nm水准，更是提高了约 五个数量级。
2.以高速实现高品质高效加工
航空和航天工业、轿车工业的迅猛发展，集成电路制造等电子工业的日新月异都迫切要求实现髙效率生产，而实现高效率生产首先应实现高效率加工。目前，由于高速主轴技术、I：线 电机技术、高速控制技术以及刀具技术的发展和进步，以加工的高速化实现加工的高品质、高效率已成为切削加工技术发展的重要特征。 .
特别值得指出的是，进人20世纪90年代以来，随着电主轴和直线进给电机在机床上成功而广泛的应用，使得加工机床的主运动和进给运动速度提高了一个数量级。近年来，高速切削 加工技术已经在航空、航天、汽车、模具等工业领域中获得了极其成功的应用。
在飞机制造业中，为了降低飞机机身的重量，提高飞机的速度、机敏性以及载重能力等性能，目前广泛采用整体结构代替传统的组装结构。飞机机身、机翼中的框、梁等大型零件采用一块整体毛坯件直接去除多余的部分，“掏空”而成。因此，加工余量非常之大，最多时需要去 除毛坯95%以上的部分；同时，加工结构也非常复杂，加工变形问题突出。所以，不仅对加工效率要求非常之髙，而且对切削力、切削温度要求也很苛刻。目前，为保证获得高品质的同时 获得足够高的加工效率，已广泛采用高速切削加工技术，且加工速度越来越高。例如，美国 Cincinnati公司以往用于飞机制造的铣床主轴转速为15 000 r/min，现在已经提高到了 40 000 r/min，功率从22 kW提高到了 40 kW。该公司的Hyper Mach统床巳将主轴转速提 髙到了 60 0,00 r/min，功率达80 kW。Hyper Mach铣床采用直线电机，工作行程进给速度最 大可达60 m/min，空行程快速则达到100 m/min，加速度达2 m/s2。由于采用高速的电主轴 和高速的直线电机进给,使得加工时间减少了 50%。高速铣削加工还成功应用于典型薄壁零件——雷达天线的生产制造中，较好地解决了薄壁加工容易变形的难题。
汽车工业也是高速加工技术应用的一个重要领域，目前很多汽车制造商已采用高速加工中心代替多轴组合机床，不仅可以保证加工质量，提髙加工效率，而且还可以提高产品生产的 柔性，有利于产品的更新换代。
高速切削加工技术另一个应用得比较成功的领域是模具制造业，尤其是塑料模具业，其所有的先进企业均已采用高速铣削加工技术。同时，直线电机技术在电加工机床上也开始应用， 从而大大提高了电加工效率，有力地推动了模具加工技术的发展。
加工速度正在向更快的方向发展，目前正在研制的高速切削加工中心，其主轴转速已达 300 000 r/min,直线进给速度达200 m/min。随着高速切削机床技术、高速刀具技术的发展以 及人们对高速切削机理认识的不断加深，髙速切削加工技术的应用一定会越来越广泛。
从集成电路的诞生算起，微细加工技术的历史还不到半个世纪，可是微细加工技术的发展却表现出惊人的速度。它的发展不仅使集成电路的集成度越来越高，使得微电脑的功能越来 越强大，而且满足了人们对许多工业产品功能集成化和外形小型化的不断需求。目前生产的便携式录音机的机械和电路所占空间容积仅为I960年代产品的1%;光通信机器中激光二极 管所需非球面透镜的尺寸仅为0.1〜1 mm，其模具制造必须采用微细加工技术。此外，进人 人体的医疗机械和微管道自动检测装置等都需要微型的齿轮、电机、传感器和控制电路，它们 的加工制造巳逐渐成为现实。
微细加工技术的发展促进了微型机械的系统化，从而催生了微机电系统（Micro Electro Mechanical System,简称MEMS)技术。在传感器制造中采用MEMS技术，将传感器和电路 蚀刻在一起，不仅大大减小了其体积，而且可以大幅度降低加工成本。如汽车安全气囊中的传感器制造，采用MEMS技术后可将其成本降低到原来的40%。
微细加工技术由于其加工对象尺度小到微米级，所加工的尺寸公差及形位公差小至数十纳米，表面粗糙度则低达纳米级，所以它往往兼具微小和超精密加工的特征，和纳米加工正逐 渐融合。
今天，人们已在实验室实现了单个原子的搬迁和排列，批量生产的集成电路其线宽也已突 破100 nm。另外，纳米材料制备技术不断成熟，纳米进给工作台已形成批量生产能力，纳米切削机床已经诞生。这些技术的发展不仅极大地丰富了纳米加工技术的内涵，而且为纳米加工 技术的发展提供了良好的基础。随着现代加工技术的进步，微细加工和纳米加工技术有着广阔的发展前景。
随着自动化技术、现代控制技术、计算机技术以及人工智能技术的发展，智能在制造中的应用越来越受到学术界和企业界的重视，智能制造技术与系统的研究巳在世界范围内展开。 智能加工技术的概念就是在这样的大背景下诞生的。
智能加工是一种基于多传感融合以及知识处理理论和技术的加工方式，以满足人们所要 求的高效益、低成本、操作简便等需求，解决加工过程中众多不确定性的、要求人工干预才能解决的问题。它的最终目的是要由计算机取代或延伸加工过程中人的部分脑力劳动，实现加工 过程中决策、监测与控制的自动化。智能加工技术的基本特征可以概括为以下几点：
①基于人工知识系统，部分代替人的决策，自动产生零部件的加工方案和初步的加工 参数。
②具有根据外部传感信号的变化，实时监测加工过程的能力。
③具有根据工件形状变化实时优化调整加工参数，使加工系统始终处于最优工作状态的 能力。
④根据加工状态的监测，能对机床故障进行自我诊断、自我排除、自我修复等。
⑤能为操作人员提供人机一体化的智能交互界面。
⑥具有加工经验的自我积累能力，通过加工过程的延续，不断获取加工知识、丰富原有的 知识系统。
目前，真正的智能加工系统还没有建立起来，但是由于机床熟练操作人员在世界范围内的缺乏以及工业对加工技术提出越来越高的要求，因此，提高加工的智能化水平势在必行，加工 的智能化是现代加工技术发展的必然趋势。
5.更加注重加工的绿色化
加工技术和很多其他科学技术一样，具有“双面刃”特性，即：它一方面极大地提髙了人类大量生产物质产品的能力，从而丰富了人类的物质生活；但另一方面，却由于大量生产加快了 人类向大自然索取资源的速度，又由于产品更新换代的快节奏加快了人类向自然界排放“工业垃圾”的步伐。另外，在加工过程中，也时有对人体有害的气体释放和噪声的产生。例如，在切 削加工中冷却液的雾化、气化，电加工中电解液、电镀液的分解、蒸发，激光加工中有害气体的产生，还有各种加工噪声等都对操作者和环境造成危害。在加工结束之后，还有废液、废渣的 排放等环境问题。
绿色加工技术的概念已经随着绿色制造理念的提出而出现，它追求在产品的加工过程中，采用先进的少、无污染加工工艺方法，并尽可能地节省资源。它的主要特征表现为节能、低耗 和无废排放。
节能是指在加工过程中，尽量降低能量损耗。如在切削加工中，可以通过降低切削力来降低切削功率消耗;一般的去除加工中，应尽量降低去除单位体积材料所需的能量，即材料去除比能。低耗是指在生产过程中通过简化工艺系统组成、节省原材料的消耗。可以通过优化毛 坯加工技术、优化下料技术，以及采用少无屑加工技术、干式加工技术、新型特种加工技术、再制造技术等方法降低材料消耗。
另外，应努力实现“无废”加工，即采用先进的加工方法或采取某些特殊措施，使生产过程中产生的废液、废气、废渣、噪声等对环境和操作者有影响或危害的物质尽可能减少或完全消除。
现代加工技术必须注重绿色环保，这样才能实现可持续发展，才能最终实现人与自然的真正 和谐。随着科学技术的发展和人类社会的进步,加工技术的绿色化已经成为必然的要求和趋势。