機械加工技術范文

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關鍵詞：多線切割技術；硅片生產流程；硅片切割工藝；硅片切割新技術

中圖分類號： TU74 文獻標識碼： A

太陽能級硅片切割的歷史

在上世紀80年代以前，人們在切割超硬材料的時候一般采用涂有金剛石粉的內圓切割機進行切割。然而隨著半導體行業的飛速發展，人們對已有的生產效率難以滿足，同時由于內圓切割的才來損失非常大，在半導體行業成本的摩爾定律的作用下，人們對于降低切割陳本，提高效率的要求歐越來越高。多線切割技術因此而逐步發展起來。多線切割機由于其更高效、更小的切割損失以及更高精度的優勢，對于切割貴重、超硬材料有著巨大的優勢，近十年來已取代傳統的內圓切割成為硅片切割加工的主要方式。

在2003年以前，多線切割主要滿足于半導體行業的需求，切割技術主要掌握在歐、美、日、臺等國家和地區，國內半導體業務以封裝業務為主，上游的晶圓切割技術遠遠落后于發達國家和地區，相關的設備制造研發也難有進展。

2003年隨著太陽能光伏行業的爆發式增長，國內民營企業的硅片切割業務迅速發展起來。大量引進了瑞士和日本的先進的數控多線切割設備。這才使切割太陽能級硅片的多線切割機的數量開始在國內爆發式增長，相關的技術交流也開始在國內廣泛興起。

當前國內使用的硅片切割機的種類及特點

目前國內各個硅片切割廠家基本使用國際3大多線切割機的設備。也就是，瑞士的HCT、M+B、日本的NTC，另外近兩年日本的TMC(東京制綱)線鋸也開始打入國內市場，并取得了不錯的銷量。

太陽能級硅片制造的工藝流程

太陽能級硅片制造目前分為兩種：一是多晶硅片的制造流程，一是單晶硅片的制造流程。由于硅片的外觀有區別，所以兩種硅片的制造過程會有不同，下面以圖表的形式作以說明。

多晶硅片的制造加工流程

單晶硅片的制造加工流程

由以上的流程圖可以看出，兩種硅片的制造加工環節的區別主要在晶棒粘接前，這是由單晶棒和多晶硅錠的制造方式決定的。

多線切割機（線鋸）的切割原理和工藝

多線切割機切割原理

多絲切割技術是近年來崛起的一項新型硅片切割技術，它通過金屬絲帶動碳化硅研磨料進行研磨加工來切割硅片。下圖可以說簡單說明其切割原理。

切割工藝簡介

切割工藝主要涉及到以下幾個參數：切割鋼線的線速度，切割臺速，砂漿流量和溫度。下面分別作以說明。

4.2.1鋼線的線速度

鋼線的高速運動是砂漿的載體，碳化硅就是通過粘連在鋼線周圍的懸浮液對硅塊進行切割的。切割過程中線速過低，線網承受的壓力會很大，導致線弓變大，很容易出現斷線；線速過快，雖然線網壓力減小，但是帶砂漿能力會減弱，砂漿來不及被帶入硅塊內，同樣會導致切割產生鋸痕等不良品。所以線速度要適中，既要保證一定的線弓，又要能夠最大限度的將砂漿帶入被切割的硅塊中。

4.2.2切割臺速

切割的工作臺速度是很重要的參數，它不但影響著整個的加工時間，也在很大程度上決定了硅片的薄厚程度。臺速設置過慢加工時間變長，這樣浪費生產時間，這樣也會使生產成本增加；臺速設置過快，與砂漿的切割能力不匹配，會導致硅片在入刀、中間和出刀產生薄厚差距過大的情況，嚴重的會產生不合格硅片。

4.2.3砂漿的流量和溫度

砂漿的流量一般在入刀、中間和出刀過程中有所區別。入刀時流量偏低，因為此時臺速一般較慢，不需要很強的切割能力；中間階段流量最大，需要保證砂漿的切割能力；出刀時可以降低流量也可以不降，由于切割后期碳化硅顆粒已經在很大程度上磨損，導致切割能力下降，所以可以不降流量的完成切割。

砂漿的溫度最好在整個切割過程中保持不變，而且設置砂漿溫度要根據懸浮液的粘度來定。由于懸浮液是一種醇類液體，有一定的粘度，符合粘溫曲線的規律，所以粘度低一些的砂漿需要將切割時的溫度設置低一些，保證其粘連性和冷卻效果，反之，將溫度設高即可。

以上只是切割過程中需要工藝人員合理設定的主要參數，真正能不能切割出良率較高的硅片，還跟原材料的品質，操作人員的操作水平等有較大關系，所以多線切割是一個多種因素交織在一起的生產模式，在實際的生產控制中需要把基礎工作做牢，才能發揮工藝參數設置的合理作用。

硅片切割的最新技術及發展方向

多線切割設備和技術到目前為止也有30多年的發展時間了，這項技術也較產生初期有了相當大的發展。就當前太陽能硅片切割領域來看，出現了不少新設備、新技術、新材料，這些有的已經應用到實際生產中，有的屬于研發和小規模應用階段。下面可以舉幾個例子。

砂漿在線回收系統

國內太陽能級切片廠家剛起步的時候，基本采用人工配料，操作環境比較惡劣，工人勞動強度很大，砂漿制備過程中經常由于人為原因導致碳化硅添加不均勻，漿料攪拌不充分，從而對線鋸切割產生較大影響。針對此種情況，近幾年一些廠家開始設計并應用了砂漿回收和在線供給系統。砂漿的回收和供給通過管道來實現，加料攪拌通過機器設備來替代人工，并且系統中配有熱交換子系統，可以保證客戶需要的砂漿溫度，從而更好的控制砂漿的粘度值。整個系統可以實現全自動化控制和運行。此種系統雖然投資較大，工程施工較復雜，但系統運行后節省了大量人力，并極大程度的保證了砂漿的供應質量。目前比較專業的廠家有德國賽錫公司、日本IHI公司和美國CRS系統。

金剛線切割技術

傳統的多線切割技術是靠高速運動的鋼線帶動由懸浮液和碳化硅微粉混合配置的砂漿來進行切割的。參與切割的碳化硅在鋼線上處于游離狀態，砂漿在鋼線圓周方向上包裹著，對硅塊起到研磨的作用。這種傳統的方式，砂漿需要較長時間的制備并且必須始終處于攪拌狀態，其用量會隨著切割硅塊面積的增大而增大，切割的臺速也不會太快。

目前有一種新的金剛現切割技術，其特點是將參與切割的砂粒鍍到鋼線上，切割時靠噴嘴中噴出的水進行冷卻，完全不用再配置砂漿。這種方式可以完全拋棄砂漿，切割速度可以加快。但是鋼線價格很高，鋼線鍍砂的均勻性技術也有待提高。雖然目前HCT和M+B等線鋸廠家已經推出相應的金剛線設備進行開方甚至切片，但是在實際應用中還不甚理想，要想完全替代砂漿方式的線切割機還需要進一步研發和應用，并進行切割成本的降低工作。

結論

太陽能級硅片切割技術是特定領域的一種特殊的機械加工方式，它不同于傳統的機械加工，但又是在其基礎之上發展衍生而來的。這種技術有其本身的獨特性，但同時也遵循著傳統機械加工的規律。對于切片工藝的一些說明很多都是在生產實踐中總結出來的， 只要符合多線切割的基本規律，就可以利用這些經驗發現并解決實際生產中遇到的問題。當然，理論在不斷地發展，經驗也是需要不斷地獲取，只有針對各自工廠的實際情況并結合以往的理論和經驗才能真正解決實際問題。

參考文獻：

[1]萬志峰.中國太陽能硅片線切割設備國產化的現狀和趨勢

[2]靳永吉.線鋸切割失效機理.電子工業專用設備，2006,142：24-27

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關鍵詞：數控機床；機械加工；制造行業

1 概述

近些年來，為了使產品在加工時的效率能夠有效的提高，制造行業會通過降低產品成本、增強企業的競爭力等手段。數控機床的控制系統使機械加工制造行業的發展有了保障，并且能夠通過機床的拉制使多軸聯動加工，從而滿足了生產機械加工的需求，使加工效率提高。1952年第一臺數控銑床的出現，在制造行業的效率方面產生了很大的優勢，特別是在效率高的方面使企業得益，本文從兩個方面來體現數控組合機床加工技術的高效發展：（1）采用工藝優

化、刀具路徑優化、高速切削和刀具結構優化來大大加快單臺機床的工作效率；（2）在加工工件的需求上，把數臺數控機床組合使機床自動化。

2 機械制造技術的發展現狀

制造行業給人們帶來了燦爛的物質文明。衡量國家經濟發展的重要音速是制造業的發達程度，制造行業在很多國家的經濟發展中起到舉足輕重的作用，全球的競爭和經濟的發展給制造業帶來了很多新的挑戰。為了適應今天的制造業發展，企業需要滿足市場更高的要求，企業若是能在市場中鶴立雞群，就必須對機械加工技術進行創新，并橛沒Ц咝率的提供價格低、品質高、富有個性化的加工產品，這樣讓先進機械制造技術在用戶和市場中能夠贏得一片天地。

先進機械制造技術的主要特點：（1）包含機械科學、信息科學、系統科學、管理科學的一種綜合學科；（2）以可持續發展、快捷制造、高效低成本為基本目標；（3）重視制造過程和體制的簡潔合理化，管理與技術結合的全新的生產方式。

先進機械制造技術的主要發展趨勢：（1）向高精度方向發展；

（2）向自動化、集成化、智能化方向發展；（3）特種化加工；（4）表面工程；（5）適應現代化社會、環境的可持續發展，節約資源的綠色制造化。而多工具聯動控制機械加工技術是近代先進機械制造技術的一個重大發展和進步。

3 多工具聯動控制機械加工技術的有關概論

3.1 多工具聯動控制機械加工技術的含義

單工位多工具聯動控制機械加工技術是基于某些曲面工件具有徑向對稱分布特征和回轉特征特點下，在單一工位采用數個刀具同時進行的一種加工技術。而多工位多工具聯動控制機械加工技術是基于一個工作臺上存在的數個工位下，在其每個工位都才用單個刀具同時進行的一種加工技術。

3.2 多工具聯動控制機械加工技術的優點

單工位多工具聯動控制機械加工技術拋光特點有：靈活生產、刀具易規劃、效率能大大提高等；因曲面工件具有徑向對稱分布特征和回轉特征而使加工效率大大提高。多工位多工具聯動控制機械加工技術拋光特點有：大批量生產性、控制簡易性、高效性等。用這種方式加工可以一次加工輸個工件，大大提高了加工效率，同步拋光數個工位，加工效率也會隨著工位的增加而增加。專用磨具和工件分布對稱，若要實現多工件和磨具同時運動，只需把單個磨具的刀具軌跡都規劃好。加工數個工件可以用一臺機床來完成，操作便易，工業生產可以實現大批量。

4 與多工具聯動控制機械加工技術有關的工程應用

4.1 單工位多工具鋁輪轂曲面機械拋光機床

拋光這道工序在鋁合金汽車輪轂加工過程中很重要，這就需要無過拋變形、去除均勻的拋光表面材料，使其表面粗糙度提高到某值。但是因為代加工輪轂的表面很粗糙、形狀很復雜、種類多和需要高效率等，國內電水壺和輪轂生產企業大都靠工人的經驗來拋光。基于鋁合金汽車輪轂其表面的特性，使用單工位多工具聯動控制機械拋光可以大大加快了生產速度。

4.2 多工位多工具不銹鋼電水壺機械拋光機床

為了精飾外觀，不銹鋼電水壺表面拋光在加工過程最后一步。但是拋光時，電水壺機械中大都是難拋光、形狀各異、拋光質量和高效率需求的材料，使得現在電水壺機械拋光機床不能適合企業生產。但若要用人工進行電水壺拋光，則加工速度明顯降低，拋光的質量也會不穩定，大大影響了電水壺行業的發展。拋光機床有三個工位可以一起拋光加工，加工時間縮短了2-3倍，工人的勞動力降低，產品的生產成本也會下降。專用磨具和工件分布對稱，只需規劃好單個磨具的刀具軌跡，工人就能快捷簡單的操作。另外，機床上附帶吸塵裝置，可以控制加工環境，避免粉塵污染。

4.3 單工位和多工位多工具聯動控制機械加工的關鍵技術

（1）設計多工具同時拋光并加工機床的結構。若加工機床的結構設計不合理，那么加工過程將會變得復雜，為了降低加工成本和保證產品質量，在機床的結構方面需要更加重視；（2）設計多工具姿態同時調節補償器。在產品加工時，保證質量的關鍵是多工具同時協調，這就需要各個工具姿態相同。但是由于機床或工件會引起誤差，造成不同時，則需要設計多工具姿態來調節補償器；（3）設計多工位姿態同時調整裝置。工件在制造時會發生旋轉、移動等形式變化，多工位姿態由高度和角度構成，實現同步加工的手段就是調整裝置讓工件有合適的角度、高度和位置。

5 結束語

目前，單工位多工具鋁輪轂曲面機械拋光機床和多工位多工具不銹鋼電水壺機械拋光機床已經被企業生產利用，運行中的機床可靠平穩，基于拋光表面質量穩定，利用多工具聯動控制機械加工技術拋光比人工拋光的效率增加了70%，和另外機械拋光方式比較有更大的優勢。除此之外，多工具機床拋光會改善加工環境、使工人勞動力降低并減少污染，符合目前社會效應和經濟利益。所以得出：多工具聯動控制機械加工技術實用且高效。

參考文獻

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[3]王英偉，莫蓉，萬能等.多粒度機械加工設計意圖建模方法研究[J].工具技術，2014，48（6）：31-35.

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關鍵詞：機械加工；切削液；綠色機械加工應用技術

低碳經濟發展時代，人們在追求發展速度的同時，也對環境發展問題更加關注。關注環境，實現經濟的可持續發展是當前人們對經濟發展的要求。各行業已接受了綠色環保發展理念。制造業也在不斷改革創新，轉型提速謀求新發展。試圖通過技術更新，以減少污染排放，實現零排放、零污染的理想狀態。對機械制造業而言，實現綠色加工技術是機械制造業企業發展的目標。機械制造業實施綠色技術能實現高效發展，降低環境污染，實現零污染，提升機械制造業企業的競爭力，本著可持續發展的目標以實現共贏發展。基于環保理念的機械制造業綠色加工技術引起了人們的關注。本文對機械制造業企業的綠色機械加工技術的應用與發展進行了研究，以提高機械產品和機械加工業的綜合效益質量。

1綠色機械加工技術的特點

在過往的工業化生產過程中，粗放式的加工方式對企業環境有較大影響，對資源有極大的浪費，對環境也造成較大的影響。因此在當前綠色機械加工技術導向下，機械制造業企業要實現低污染、高效率的綠色發展模式。

1）低污染。

相較于傳統的機械技術而言，機械制造業企業使用綠色加工技術可以優化周邊環境，減少對環境的污染。機械制造業企業所采用的綠色加工技術主要是加工冷卻處理冷風和自然冷卻方式，避免使用化學試劑，避免造成環境污染，通過綠色加工技術的推廣，實現可持續發展。同時采用綠色加工技術對工藝流程進行優化，無需再對工具進行二次加工打磨，有效的提高了產品生產質量，降低了生產成本。

2）高效率。

與傳統技術相比，綠色加工技術對技術進行了革新，淘汰了傳統的老舊工藝，采用新技術進行機械加工，提高了工作效率，降低了成本。在傳統機械加工中，在多道工序使用劑、切削液等化學試劑，工作效率低，人工成本高。使用綠色加工技術，對于工藝進行了優化，使用綠色加工工藝，有效降低了各種試劑的使用量，提高了工作效率，同時避免了化學試劑的大量排放。

2綠色機械加工技術的應用

低碳經濟時代，人們日益關注環保問題，對機械制造業加工企業而言，要大力推廣綠色機械加工技術，主要的工作有：一是優化生產技術，避免各種化學試劑的應用，二是要對工藝流程進行改進，減化不必要的生產流程。

1）高速與超高速干式切削技術。

機械行業對干式切削技術的發展關注程度較高，由于應用干式切削技術無需再對機械部件進行冷卻處理，而且能夠降低對環境的污染，有著較好的發展前景，但是干式切削技術技術要求比較高，所以在發展的過程中，要充分考慮可持續發展問題，要對干式切削技術不斷優化。如在劑的選擇中，可選擇對環境無害的植物油，植物油的取材豐富，不會對環境造成污染，在綠色機械加工中有較廣泛的應用。

2）綠色機械加工切削液的研制。

綠色機械加工技術推行中要特別關注使用綠色的加工材料，實現加工過程的安全、環保、無污染，選擇切削液是綠色制造的重點。要充分考慮機械工業的發展趨勢和市場需要，推行綠色機械加工模式，采用綠色的切削液。切削液的選擇對于綠色加工過程主要包括，一是提高加工機械行業的精度；二是對切削液的應用加以管理，選擇具有、冷卻功能的切削液，以減少污染，提高透氣性；三加工過程中，要選擇優質的切削液供應商，在物料采購時，可采用招標形式，對切削液樣品進行加工試行，選擇質量最優的切削液供應商，確保綠色機械加工的質量。綠色機械加工中切削液的選擇要考慮后續的廢液處理問題，要對切削液廢液進行無公害處理后再行排放。

3）無污染冷卻技術。

在綠色機械加工中，要采用無污染冷卻技術來降低對環境的污染。當前新的冷卻技術能夠對傳統的加工技術進行極大的改良，能優化工藝，促進綠色加工技術的發展。低污染或無污染冷卻技術的要旨在于對傳統技術進行優化，確保在加工過程中，所使用的試劑量是最小的，以降低試劑的使用量，避免環境污染。同時優化工藝，少量的劑的使用有助于提高加工效率，提高機械加工產品質量。低污染或無污染冷卻技術是一種雙贏加工技術，實現了質量最優、成本最低、效率最高的生產優化模式。

3綠色機械加工技術的發展前景

綠色機械加工技術發展趨勢主要有：一是通過冷風技術可有效地提升綠色加工和制造水平，通過加入微量的試劑，有效地提高了切削工具之間的，使摩擦力減小，增強了切割產品的使用壽命，通過冷卻空氣，有效減少摩擦模具溫度，實現全過程的優化，減少了污染，提高加工質量和效率。二是通過綠色機械加工避免了對環境的污染，提高了機械加工效率和品質。與傳統的機械加工技術相比，具有更廣闊的發展前景。三是綠色加工液作為一種生態處理液，具有非常長遠的應用前景，并有非常大的經濟利益空間。低污染、高效率的綠色加工技術是基于傳統的加工技術的優化，具有很大的發展潛力，為機械加工行業的改善提供了廣闊的應用前景。綠色加工液不但具有環保、生態、安全等諸多優點，而且對經濟和社會方面的影響也比較大，所以應該大力提倡發展綠色機械加工技術，提升了應用水平。

4結語

綠色加工技術具有多元化的特點，要大力開發和推廣綠色加工技術，實現零污染、零排放，實現資源的可持續發展，具有重要而深遠的意義。

參考文獻：

[1]王君,丁飛彪,高俊.淺談綠色機械加工技術的應用與發展[J].科技與企業,2013,04:258-259.

[2]周亮亮.關于綠色機械加工技術的應用模塊的分析[J].科技創新與應用,2014,10:99.

[3]馮麗.綠色機械加工技術的運用和發展探討[J].科技傳播,2014,06:43+33.

[4]李佳.談綠色機械加工技術的應用與發展[J].黑龍江科技信息,2014,22:14.

[5]于江.淺析綠色制造工藝技術在電機機械加工中的應用[J].黑龍江科學,2014,06:37.

[6]劉文超.淺析綠色機械加工技術的應用與發展[J].黑龍江科學,2014,06:256.

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【關鍵詞】特種加工 微型機械

【中圖分類號】TH16 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006-9682（2012）10-0074-02

【Abstract】Domestic and foreign situation of micro mechanical processing technology was introduced in detail in the paper. The main methods and the frontier technologies were also analyzed. And finally the direction and prospect were discussed.

【Key words】Non-traditional machining Micromachine

一、引 言

微型機械加工或稱微型機電系統，英文全稱為Micro-electromechanical Systems，簡稱MEMS。它是指可以批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，甚至接口、通訊電路和電源等于一體的微型器件或系統。其主要特點有：體積小（特征尺寸范圍為：（1μm～10mm））、重量輕、耗能低、性能穩定；有利于大批量生產，降低生產成本；慣性小、諧振頻率高、響應時間短；集約高技術成果，附加值高。微型機械的目的不僅僅在于縮小尺寸和體積，其目標更在于通過微型化、集成化來搜索新原理、新功能的元件和系統，開辟一個新技術領域，形成批量化產業。

微型機械的加工一方面在向三維復雜形狀的制作發展，同時在向更高加工精度和極限尺寸領域推進。從加工原理來看，機械加工、化學腐蝕、能量束加工以及掃描隧道顯微加工等最終都可能達到納米級加工精度。但就加工方法而言，微型機械加工將在結合硅微細加工批量制作及與電路集成的思想的基礎上，以極限尺寸加工原理和復合工藝手段，得到進一步的開發和完善。

二、國外發展現狀

微型機械在國外已受到政府部門、企業界、高等學校與研究機構的高度重視。美國科學家在20世紀80年代末提出“小機器、大機遇。”關于新興領域—微動力學報告的國家建議書，聲稱“由于微動力學（微系統）在美國的緊迫性，應在這樣一個新的重要技術領域與其他國家的競爭中走在前面”，建議中央財政預支費用為五年5000萬美元，得到美國領導機構重視，并把航空航天、信息和MEMS作為科技發展的三大重點。美國宇航局投資1億美元著手研制“發現號微型衛星”。

1959年，Richard P Feynman就提出了微型機械的設想。1962年第一個硅微型壓力傳感器問世，開發出尺寸為50～500μm的齒輪、齒輪泵、氣動渦輪及聯接件等微機械。1965年，斯坦福大學研制出硅腦電極探針。1987年美國加州大學伯克利分校研制出轉子直徑為60～12μm的利用硅微型靜電機，顯示出利用硅微加工工藝制造小可動結構并與集成電路兼容以制造微小系統的潛力。

日本通產省1991年開始啟動一項為期10年、耗資250億日元的微型機械研究計劃，研制兩臺樣機。一臺用于醫療，進入人體進行診斷和微型手術；另一臺用于工業，對飛機發動機和原子能設備的微小裂紋實施維修。該計劃有東京工業大學、早稻田大學等幾十家單位參加。

歐洲工業發達國家也相繼對微型系統的研究開發進行了重點投資。德國自1988年開始微加工十年計劃項目，其首創的LIGA工藝，為MEMS的發展提供了新的技術手段。法國1993年啟動的7000萬法郎的“微系統與技術”項目。歐共體組成“多功能微系統研究網絡NEXUS”，聯合協調46個研究所的研究。瑞士在其傳統的鐘表制造行業和小型精密機械工業的基礎上也投入了MEMS的開發工作，1992年投資為1000萬美元。

目前已有大量的微型機械或微型系統被研究出來。例如：德國創造了LIGA工藝，制成了懸臂梁、執行機構、微型泵、微型噴嘴以及多種光學器件等。美國加州理工學院在飛機翼面粘上相當數量的1mm的微梁，控制其彎曲角度以影響飛機的空氣動力學特性。日本研制的數厘米見方的微型車床可加工精度達1.5μm的微細軸。

三、國內現狀

我國在科技部、國家自然基金委、教育部和總裝備部的資助下，積極開展MEMS的研究。廣東工業大學與日本筑波大學合作，開展了生物和醫用微型機器人的研究，已研制出一維、二維聯動壓電陶瓷驅動器。其位移范圍為10μm×10μm；位移分辨率為 0.01μm，精度為0.1μm，正在研制6自由度微型機器人。

長春光學精密機器研究所研制出直徑為Φ3mm的壓電電機、電磁電機、微測試儀器和微操作系統；上海冶金研究所研制出了微電機、多晶硅梁結構、微泵與閥；上海交通大學研制出Φ2mm的電磁電機；南開大學開展了微型機器人控制技術的研究等。

四、前沿關鍵技術

1.微型加工技術

（1）微細電火花加工（Micro EDM）。電火花加工是利用工件和工具電極之間的脈沖性火花放電，產生瞬間高溫使工件材料局部熔化和汽化，從而達到蝕除加工的目的。

實現微細電火花加工的關鍵在于微小軸（工具電極）的在線制作、微小能量放電電源、工具電極的微量伺服進給、加工狀態檢測與系統控制以及加工工藝方法等。

（2）微細激光成型加工。微細激光成型加工有可加工成型樹脂或金屬材料的高深寬比三維結構、無需工具或掩模板制作、成型快等特點。但聚焦光斑大小應與掃描間隔匹配，光斑小于掃描間隔時結構易斷裂，反之影響成型尺寸精度。

（3）微細機械加工。機械切削加工由于切削力的產生一般認為不適合微型機械的加工制作。但超精密加工已成功制作出尺寸在10～100μm的微小三維構件。機械加工出的三維微小構件與壓電薄膜的熱液制作結合，試制出了振動陀螺結構。超精密切削加工可望適合三維復雜形狀的微小構件制作。

（4）掃描探針顯微鏡（SPM）加工。應用SPM技術，可利用接近實驗材料表面的探針尖端的高電場，切斷原子間的結合并蒸發掉原子，進行單個原子的去除、添加和移動。

通常SPM加工明顯的缺點是加工區域和速度太小。電化學加工和光刻加工與SPM加工的結合可有效地解決這一問題。

2.關鍵技術

微型機械加工技術是微型機械發展的關鍵基礎技術，其前沿關鍵技術包括：

（1）微系統設計技術。主要是微結構設計數據庫、有限元和邊界分析、CAD/CAM仿真和擬實技術、微系統建模等，微小型化的尺寸效應和微小型理論基礎研究也是設計研究不可缺少的課題，如力的尺寸效應、微結構表面效應、微觀摩擦機理、熱傳導、誤差效應和微構件材料性能等。

（2）微細加工技術。主要指高深度比多層微結構的硅表面加工和體加工技術，利用X射線光刻、電鑄的LIGA和利用紫外線的準LIGA加工技術；微結構特種精密加工技術包括微火花加工、能束加工、立體光刻成形加工；特殊材料特別是功能材料微結構的加工技術；多種加工方法的結合；微系統的集成技術；微細加工新工藝探索等。

（3）微型機械組裝和封裝技術。主要指沾接材料的粘接、硅玻璃靜電封接、硅硅鍵合技術和自對準組裝技術，具有三維可動部件的封裝技術、真空封裝技術等新封裝技術的探索。

（4）微系統的表征和測試技術。主要有結構材料特性測試技術，微小力學、電學等物理量的測量技術，微型器件和微型系統性能的表征和測試技術，微型系統動態特性測試技術，微型器件和微型系統可靠性的測量與評價技術。

五、微型機械加工技術發展趨勢

微型機械加工技術是微型機械技術領域的一個非常重要而又非常活躍的技術領域，其發展不僅可帶動許多相關學科的發展，更是與國家科技發展、經濟和國防建設息息相關。微型機械加工技術是一門交叉科學，隨著微電子學、材料學、信息學等的不斷發展，微型機械具備了更好的發展基礎。新原理、新功能、新結構體系的微傳感器、微執行器和系統將不斷出現，并可嵌入大的機械設備，從而提高自動化和智能水平。

微型機械加工技術作為微型機械的最關鍵技術，也必將有廣闊的發展前景。硅加工、LIGA加工和準LIGA加工正向著更復雜、更高深度、適合各種要求的材料特性和表面特性的微結構以及制作不同材料特別是功能材料微結構更易于與電路集成的方向發展，多種加工技術結合也是其重要方向。微型機械在設計方面正向著進行結構和工藝設計的同時實現器件和系統的特性分析和評價的設計系統的實現方向發展，引入虛擬現實技術。

參考文獻

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關鍵詞：航空發動機；壓氣機；外環塊

中圖分類號：TQ171 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）17-0027-03

在航空發動機氣路封嚴配副中使用可磨耗封嚴涂層技術，可以改進發動機氣路封嚴性能，減少氣體泄漏，降低油耗，增大推力，不損傷轉子，易于更換維修，顯著提高發動機總體性能。封嚴涂層由于其生產工藝簡便、封嚴效果好、易于返修和調整，是氣路封嚴的關鍵技術之一。

轉子外環塊（以下簡稱外環塊）是發動機壓氣機部分的重要零件，它裝配于壓氣機機匣內腔，與轉子葉片配副起封嚴作用，高速旋轉的轉子葉片像砂輪一樣磨削與其對應的轉子外環塊上的封嚴涂層來達到氣路封嚴的目的。

外環塊是機匣類零件，薄壁、直徑大、尺寸精度高、形狀精度高、表面粗糙度低，加工難度比較大。針對轉子外環塊的特點，本文從加工工藝路線、定位基準、車削刀具、車削用量、工裝夾具、精車工序內容等方面對外環塊加工技術進行了摸索研究。

1 外環塊工藝特性分析

1.1 外環塊結構特性

圖1 外環塊剖面

外環塊為錐形薄壁扇形件，直徑大――最大直徑Φ500多，厚度薄――壁厚最薄1.3mm，寬度窄――軸向長度不到30mm，其主要有以下幾種結構特征：起安裝固定作用的兩處寬1.70-0.02mm凸臺、內壁深10+0.1mm的噴涂封嚴槽以及端面各處倒角等，各處型面粗糙度不大于Ra1.6μm，大端止口端面與端面平行度不大于0.02mm，大端止口內孔與小端止口內孔半徑差為1.350+0.03，具有較高的尺寸精度和形狀位置要求，其中基準處直徑要求在機床上檢測的公差在ΦM0-0.02mm范圍內。

1.2 外環塊材料特性

0Cr17Ni4Cu4Nb是一種馬氏體沉淀硬化不銹鋼，具有較高的強度、耐腐蝕、抗氧化和可焊性，尤其是抗腐蝕疲勞性能及抗水滴沖蝕能力優于質量分數為12%Cr鋼，具有良好的綜合力學性能。多用于制造既要求有不銹性及耐弱酸、堿、鹽腐蝕又要求高強度的部件。適用于制造400℃以下工作的高強度耐蝕零件，例如飛機、導彈的重要螺栓、銷等緊固件、配件、蒙皮、發動機零件（葉片），發動機渦輪機匣的前后安裝邊和閥門部件、彈簧、刃具等，以及發動機反推裝置精鑄件、火電機組用汽輪機葉片等。

450℃～500℃時時效強度達最高值，550℃時左右時效強韌性配合最好。要求更高韌性、塑性及耐蝕性能，可于≥580℃進行時效，已達到冷作硬化的目的。

材料塑性、韌性大，易產生積屑瘤，還會出現被加工表面的撕扯現象，使表面粗糙度差。

1.3 外環塊加工難點

外環塊是機匣類零件，直徑大、壁薄、型面尺寸精度高、形狀精度高、表面粗糙度低，加工難度比較大。主要有以下難點：（1）零件直徑大、壁薄，加工過程中極易因機加應力產生形變；（2）零件型面尺寸、形狀精度要求較高，加工比較困難。

2 外環塊加工技術研究

針對轉子外環塊的加工特性和加工難點，在工藝編制和機械加工過程中必須采取相應的措施，以控制和減少各種外界因素對加工過程產生的影響，主要從以下幾個方面考慮和處理：加工工藝路線、定位基準、車削刀具、車削用量、工裝夾具、精車工序內容等。

2.1 加工工藝路線的安排

按照加工性質和作用的不同，工藝過程一般可劃分為如下加工階段：粗加工階段、半精加工階段、精加工階段和光整加工階段。機械加工順序的安排按照“先基面后其他、先主后次、先粗后精”的原則。

熱處理工序中固溶處理屬于毛坯預備性熱處理，應安排在機械加工之前進行；淬火+回火處理屬于改善零件組織結構和加工性能并達到零件最終要求的硬度，安排在粗加工后進行；對于尺寸較大、結構復雜、精度要求高的零件要求進行穩定熱處理，消除零件殘余應力，并且一般安排在半精加工后精加工前。

零件壁非常薄，機加過程中的內應力集中易引起形變，嚴重時導致零件報廢。為了減少精加工去除量，消除機加應力，在機加過程中應安排一次到兩次半精加工工序，并且相應安排一次到兩次穩定熱處理。

特種檢驗如水浸超聲波探傷多用于工件材料內部質量的檢驗，一般安排在工藝過程的開始；熒光檢驗主要用于表面質量的檢驗，通常安排在精加工階段。

熱噴涂是一種利用某種熱源將涂層材料加熱、熔融或軟化，并以高速氣流將其霧化，使噴涂材料的溶滴以一定的速度噴向經過預處理的工件表面上，形成涂層的表面改性技術，通常安排在精加工階段之后。

確定外環塊的主要機加工藝路線如下：

鍛件（固溶狀態提供）粗車（去除余量，為超聲波檢查做準備）超聲波（檢查材料內部質量）熱處理（達到零件最終要求硬度）立車（平基準）細車（去除余量）穩定熱處理（消除機加內應力）立車（平基準）半精車（去除余量，為精加工做準備）穩定熱處理（消除機加內應力）立車（平基準）數控精車（精加工內外壁型面，去除工藝安裝邊）線切割（切分成瓣）鉗工（修挫倒角）熒光檢查噴涂終檢。

2.2 定位基準的選擇

定位基準的合理選擇不僅影響整個加工工藝的安排和夾具結構的設計，而且直接影響著機械加工的質量與穩定性。

精定位基準的選擇應主要遵循以下原則：（1）便于裝夾和易于獲得所需的加工精度；（2）精度高，裝夾穩定可靠，定位面較大。

在工藝安排中，在零件兩端分別預留工藝安裝邊（大端外工藝安裝邊、小端內工藝安裝邊）作為零件加工基準，保證能夠加工到零件的所有表面。為了獲得均勻的加工余量和較高的位置精度，采用零件兩端面互為基準、反復加工的原則。

2.3 車削刀具的選取

切削刀具的選擇主要取決于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的加工精度和表面粗糙度、生產率及經濟性等。一般應盡可能采用標準刀具，必要時采用高生產率的復合刀具及其他專用刀具。

刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素，對于加工效率、加工質量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料應具有較高硬度、強度和韌性，又具有良好的耐磨性、抗氧化性及抗粘接性。硬質合金刀具應選用含

Ta（Nb）的鎢鈷類（YG）。

根據我單位實際加工單件小批加工特點，在數控臥式車床車削不銹鋼材料過程中經常使用某品牌刀具，通用性能和使用效果良好。該刀具材質為KC5010，表面為高級PVD TiA1N涂層，非合金硬質基體，具有出色的抗變形性能。該材質是對大多數工件材料進行精加工和普通加工的理想之選，速度更高。在加工狀態穩定的情況下，非常適合于大多數鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬材料和高溫合金的加工。

2.4 車削用量的選擇

選擇在剛性較好的CKS6180 X2000全功能數控臥式車床上進行車削加工，其最大加工直徑Φ800mm。在車削過程中選取車削用量應遵循以下原則：（1）切削速度不宜過高，以減小切削溫度，避免刀具急劇磨鈍失效；（2）進給量不宜過大，以保證加工表面光潔，避免切削負荷太重；但也不宜過小，以免切屑刃在上次進給所形成的冷硬層內工作；（3）切削深度不宜過大，避免切削力增大，引起變形振動，也不宜過小，以避免在前道工序所留下的加工硬化層或毛坯外皮內切削。

經過工藝試驗，確定在實際精加工中采用的切削用量為v=60～80m/min，ap=0.1～0.2mm，f=0.1～0.2mm/r。

2.5 工裝夾具的設計

工藝裝備的選擇原則為：在單件小批生產中，應盡量選用通用夾具和組合夾具，在大批量生產中，應根據工序加工要求設計制造專用夾具。外環塊的加工屬于單件加工，因此盡量選擇通用裝備，但是由于零件結構的特殊性，也設計了一些專用的工裝夾具。

為盡量減少和避免外環塊裝夾過程中產生變形，在裝夾過程中不應采用卡盤直接徑向夾緊零件的方式裝夾，應采用墊盤支靠端面、軸向壓緊的方式進行裝夾。

圖2 精車內孔及小端工裝

設計的精車內壁及小端專用工裝如圖2所示，以墊盤凸臺定位零件，墊盤凸臺與零件大端內止口間隙配合，采用圓弧型面壓板多點壓緊零件大端外側圓弧槽。這種設計結構優點非常明顯：壓板能夠最大限度接觸并壓緊零件，更重要的是能夠最大限度地減少零件裝夾次數。特別強調的是壓板應12～16處多點壓緊，擰緊螺栓時應采用限力扳手，盡量避免因受擰緊力不均產生應力而導致零件形變。

在墊盤定位凸臺與零件大端內止口接觸處，特別要注意兩處結構（如圖3所示）：（1）墊盤與零件大端面接觸處（序號1處）應留適當的間隙，以方便拆卸；（2）墊盤凸臺與零件止口配合處（序號2處）應保持間隙0.02～0.03mm。

圖3 墊盤與零件配合處

2.6 精車工序內容的安排

為了控制零件變形，采用分層交替切削法進行精車：即在精加工過程中，沿著零件表面采用小切削量逐層交替均勻去量，使零件內應力得到均勻釋放。

圖4 精車工步二

圖5 精車工步三

合理安排精車工序加工內容非常重要，為減少裝夾次數，逐層切削時均分兩次裝夾加工到零件全部表面，且最后一刀的精車分三個工步進行：（1）工步一：平零件小端端面，端面跳動不大于0.01mm；（2）工步二：支靠零件小端端面，壓板壓緊小端工藝安裝邊，加工出大端外圓大部、端面及大端內孔小部；（3）工步三：以墊盤凸臺定位，支靠零件大端內止口端面，采用圓弧型面壓板壓緊零件大端外側圓弧槽，加工出小端外圓其余及小端端面、小端內孔其余。

2.7 注意事項

由于此零件壁薄、直徑大，尺寸精度和形位要求高，在車削過程中要特別注意以下四點：（1）定位基準的加工精度要好，應小于零件尺寸和形位精度的1/3；（2）精加工中，同一型面應盡量避免接刀，以免形成接刀痕；（3）刀具鋒利，刀具半徑要小，以減小加工形變，增加光潔度；（4）刀具切削方向應垂直于定位面，以消除機加應力，減少形變。

2.8 實際加工中出現問題

在半精車穩定熱處理后零件出現了變形，翹曲量較大，單邊達到了0.5mm，若此時進行精加工勢必會產生更大形變。

考慮到零件有足夠余量，為了達到消除機加內應力、穩定零件尺寸的目的，另行增加了立車平基準和穩定熱處理工序，并且在此次穩定熱處理過程中利用工裝對零件兩端面進行裝夾和固定，以穩定尺寸和控制變形。結果證明采取的措施非常有效。

3 結語

轉子外環塊是典型的大直徑薄壁難加工類零件，存在變形及尺寸精度高等加工難題。在合理安排加工工藝路線前提下，選用合適的切削刀具、切削用量，巧妙設計工裝夾具，精心安排精車工序內容等，降低加工難度，控制和減少變形等因素的影響，保證了零件加工質量，滿足了設計要求，在實踐基礎上總結出了一套可靠高效的大直徑薄壁零件加工方法。

參考文獻

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[2] 孟少農.機械加工工藝手冊（第3卷）[M].北京：機械工業出版社，1992.

篇6

綠色機械加工技術為一項新型技術項目，伴隨科學技術的發展，該項新型技術隨著經驗的總結而出現，該技術在滿足機械加工效率基礎上保護資源和環境，將其作為一個重點的關注對象，之后通過不同的技術措施達到節約資源的目的。在實施綠色機械加工技術的時候不僅能很好的控制環境污染問題，還能讓人們維持較高水平的健康狀況。如，劑不僅能讓機械順暢運轉，還能顯著降低機械消耗，使得原料得到很好的優化，最終使得資源得到科學合理的配置及利用。因此，要想很好的實現綠色機械制造的整體目標，就應通過相應的科學技術進行處理。如，減少直接排入河流的切削液，科學合理的對其進行處理，進而有效避免水資源污染。與此同時，使用處理技術的時候，還應采取相應的保護措施，便于更好的提高加工效果。

2綠色機械加工技術的應用

隨著現代工業的快速發展，機械加工與人們的生活、生產之間的關聯越來越緊密，同時人們對機械加工的關注力度也越來越大。近年來，隨著生態環境的惡化，人們對環保意識也得到了極大的提高，在這種情況下，綠色機械加工技術應運而生，綠色機械加工技術的應用也越來越廣泛。

2.1高速與超高速干式切削技術

隨著干式切削技術的應用，在機械加工過程中，液、冷卻液在機械加工中的應用也逐漸減少。干式切削技術剛出現的時候還不穩定，沒有徹底擺脫對液、冷卻液的依靠，即便如此，在機械加工中，也極大的減少了刀削力，同時也改變了受熱變形的情況，促進了機械加工效率的提升。近年來隨著工業技術的發展，干式切削技術也朝著高速、超高速的方向發展，這就極大的促進了干式切削技術的持續發展。需要注意的是在機械加工過程中，需要對一些原材料，如基礎油、抗霧劑等進行慎重的選擇，作為切削液的重要組成部分，基礎油中含有大量的植物油、礦物油，而我國的植物油儲備比較豐富，這樣就能更好的利用植物油來制造切削液，此外在進行抗壓磨劑制作時，可以選擇豬血清。

2.2綠色機械加工切削液

在當今的機械加工中，應該堅持低污染、高生產效率的原則，這就要求在機械加工中注重干式切削技術的應用，但是在實際中，受各種因素的影響，干式切削技術的應用效果還沒有得到有效的提高，也沒有廣泛的應用在機械加工中，從而限制綠色機械加工技術的發展，在這種情況下，綠色機械加工切削液的應用就顯得十分重要。在實際中，應用綠色機械加工切削液時要注意，根據機械加工的精確度進行切削液選擇，同時要對切削液的性能進行評估。此外，還應該注重廢液處理，科學、合理的排放切削液，從而降低其對環境的危害。就目前而言，常用的綠色機械加工切削液是水基切削液，其具有防變質、不易燃等特性。

2.3低污染冷卻技術

干式切削技術在理論上雖然具有良好的效果，但是其應用還沒有得到推廣，還沒有完全走向市場。低污染冷卻技術是一種比較成熟的雙贏加工技術，將其應用在機械加工中，能實現高效、低耗等目的，能優化生產模式，有利于機械加工的可持續發展。

3綠色機械加工技術的發展前景

綠色機械加工技術對于生態環境的持續發展有極大的幫助，在新時期下，為了進一步促進機械加工的持續發展，就必須對綠色加工技術的發展前景進行探究，這樣才能為綠色加工技術的發展指明方向。

3.1零污染

對機械制造行業而言，綠色機械加工技術的應用，其實施對廠址生態環境的保護，和傳統的機械加工技術相比較，綠色機械加工技術在能耗方面能得到極大的改善，以電能為例，綠色機械加工技術比傳統機械加工技術能減少20%的能耗，同時綠色加工技術還能延長刀具的使用壽命。在今后的發展中，綠色機械加工技術會朝著零污染的方向發展。

3.2綠色機械加工液

新時期下，綠色機械加工液主要是在微量油膜附水滴技術的基礎上，利用冷風、自然降解有劑、水等原材料，進行機械加工。在今后，綠色機械加工液的發展會得到進一步的深化，從而將傳統機械加工技術帶入一個新的高度，促進我國現代機械制造業的全面發展。

3.3低排放高效率

綠色機械加工技術的產生是對傳統機械加工技術的優化、改善，現如今，綠色機械加工技術的應用確實有效的降低了機械加工的污染物排放量，實現了機械加工的持續發展，同時也促進了生態環境的改善。在今后，綠色機械加工技術會朝著低排放高效率的方向發展，從而有效的減少機械加工成本，提高機械加工的經濟效益。

4結束語

進入新時期以后，隨著我國社會經濟的持續發展，綠色、生態已經成為各個行業的發展目標，對于機械加工，在今后的發展中，也應該朝著這一方向進行，因此，在實際中，必須加強對綠色機械加工技術的研究和普及，實現機械加工的零排放、零污染，保證資源的可持續利用，為機械加工的持續發展打下良好基礎。

作者:馬驄 單位:四川托普信息技術職業學院

參考文獻

[1]王恩雙，陽開華.淺談綠色機械加工技術的應用與發展[J].商品與質量，2015（37）：252-251.

篇7

關鍵詞 機械加工；切削液；綠色機械加工；超高速干式切削

中圖分類號TH13 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）111-0043-02

在進行機械加工零部件的過程中，切削、磨削在生產過程中占的比例較大。而對于刀具來講，它對其損壞也較大。既利用摩擦生熱提高了表面溫度，同時又對生產的質量產生負面影響。因此面對此種情況，相關人士提出了利用切削液來克服這種現象的產生，來提高生產率。在常規可能下，為了能夠達到更好的降溫和效果，常在切削液中添加一定的化學制劑，這些化學制劑一方面對在其排放的過程中對環境造成污染，另一方面會消耗大量能源。更重要的是其中的化學成分對人體的身體健康造成很大的負面影響。清潔、安全、綠色、無公害的生產方式符合可持續發展戰略的需要，因此，面對此種情況很多專家學者將關注點投入到綠色機械加工技術中。這種技術的實現與應用，可降低能源消耗，減少環境污染，克服傳統的機械加工技術所帶來的負面影響。

1綠色機械加工技術的特點

綠色機械加工技術以減少能源消耗、綠色環保為中心。在保證生產效率的前提下，盡量將生產成本降到最低，將環保工作做的做好。而利用切削液的生產方法，在調制切削液的過程中，所耗費的原料占整個生產的比例較大。因此降低能源消耗成為了綠色機械加工技術的首要特點。

相對與綠色機械加工技術來說，傳統的切削液，在加工生產過程中，對環境的污染和人體的損害較大。這有悖于可持續發展戰略的中心原則。因此，有效的保護環境，維護生態安全，實現人與自然的統一，成了綠色機械加工技術的重要特點。

2 綠色機械加工技術的應用

隨著綠色經濟、綠色生產加工等理論的提出和發展，綠色機械加工技術已經收到廣泛的認可和關注。許多相關專業人士，對于這一門技術進行深入的研究和探討，并提出高速與超高速干式切削技術、綠色切削液的研制以及在完全實現高速與超高速干式切削過程中采用低污染與無污染的冷卻技術等核心理論。

2.1高速與超高速干式切削技術

干式切削技術是一種很理想的切削狀態，它是在不任何冷卻和液體的前提下完成整個機械加工過程并達到在機械加工中的冷卻和作用，這就對整個生產技術提出很高的要求。以及生產工具和生產環境提出更多參數。高速切削理念最早在德國提出，高速切削的優勢就在于它能夠降低切削力、減小熱變形、提高加工表面質量和生產效率等。但是目前在我國，廣泛使用該技術進行生產仍然具有一定的難度。

2.2綠色機械加工切削液的研制

對于目前我國的機械加工業來說，能夠在不使用切削液的前提下，順利完成機械的加工生產是最為理想的狀態，也是我們的最終目標。但是由于國內的技術實力還未發展到此種程度，實現該狀態較為困難。因此，國內專家將焦點放在了綠色切削液的研制上，這種切削液與傳統切削液的本質區別在于綠色環保、無公害、無污染、并能起到傳統切削液的作用。對于此種工業添加劑的選擇上專家們也很慎重，在基礎油、抗煙霧劑、切削液添加劑、防腐劑以及極壓抗磨劑的選擇上考慮極為周全。

當前，我國專家提出，植物油是作為基礎油的最好選擇。一方面，它作為可持續能源取之不盡、用之不竭。另一方面，它是綠色無公害的能源，對于環境和人體不能產生傷害。而在抗煙霧劑和極度抗磨劑的選擇上，專家更偏向與聚異丁烯和豬血清。

2.3低污染與無污染的冷卻技術的應用

目前，對于我國的機械加工技術來說，傳統的切削液技術存在著很多的弊端，而干式切削技術發展還不夠成熟。因此面對此種情況最小量潤劑技術得到廣泛的應用與發展。

最小量潤劑技術是具備了干式切削技術的優勢同時又大量避免了傳統技術劣勢的一種新型有效的加工方法。生產過程中，利用此種技術可以有效的減少冷卻液的用量，降低造價，同時還提高了工業生產的生產效率。可以說是一種環保、高效、綠色的機械加工技術。它較前兩種加工技術而言，具備了質量高、節約生產成本、對人體無公害、系統簡單易操作、環保等優點。

3綠色機械加工技術發展的前景

綠色加工液在機械加工中扮演著重要的角色，它相對與傳統的加工液來說，它具備更多優勢和特點。然而綠色機械加工液的發明和運用對傳統的機械加工液產生了重大沖擊。尤其在現在的生產加工中，數據明顯證明了，綠色機械液在生產的過程中承擔了主要作用。由于它能夠在不污染環境和不損害人體健康的基礎上高效的進行生產。因此，這種技術的發展前景會越來越廣。綠色機械加工技術的發展空間會逐步擴大。

4結論

基于傳統技術的沿襲和發展上。新時代工業技術革命已經爆發，新型高效工業技術代替了傳統密集型工業技術。這將是一種發展趨勢，并且它符合了可持續發展的中心思想與理念。未來的工業技術將是一種可持續發展的技術。綠色機械加工技術在某種程度上已經表明，工業化進程的發展需要我們不斷的創新與改革。我國的資源是有限的，而我們的智慧是無限的，在有限的資源下發揮無限的智慧，進行創新，進行改革。將技術轉化成生產力。更好的為現代化的發展服務。綜上所述，綠色機械加工技術的發展和應用為我國工業化發展的進程產生了巨大的推動力，它綠色、環保、無公害、節能的理念也被大眾所認可和接受。因此，我們應關注科技，關注社會，將科學技術投入到生產中，能夠更好的為國家服務，造福人民。

參考文獻

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[2]郭以偉.微量油膜附水滴冷卻機理應用試驗研究[J].中北大學，2012，8(19)：13-15.

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微型機械加工或稱微型機電系統或微型系統是只可以批量制作的、集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、甚至接口、通訊電路和電源等于一體的微型器件或系統。其主要特點有：體積小（特征尺寸范圍為：1 m-10mm）、重量輕、耗能低、性能穩定；有利于大批量生產，降低生產成本；慣性小、諧振頻率高、響應時間短；集約高技術成果，附加值高。微型機械的目的不僅僅在于縮小尺寸和體積，其目標更在于通過微型化、集成化、來搜索新原理、新功能的元件和系統，開辟一個新技術領域，形成批量化產業。

微型機械加工技術是指制作為機械裝置的微細加工技術。微細加工的出現和發展早是與大規模集成電路密切相關的，集成電路要求在微小面積的半導體上能容納更多的電子元件，以形成功能復雜而完善的電路。電路微細圖案中的最小線條寬度是提高集成電路集成度的關鍵技術標志，微細加工對微電子工業而言就是一種加工尺度從微米到納米量級的制造微小尺寸元器件或薄模圖形的先進制造技術。目前微型加工技術主要有基于從半導體集成電路微細加工工藝中發展起來的硅平面加工和體加工工藝，上世紀八十年代中期以后在LIGA加工（微型鑄模電鍍工藝）、準LIGA加工，超微細加工、微細電火花加工（EDM）、等離子束加工、電子束加工、快速原型制造（RPM）以及鍵合技術等微細加工工藝方面取得相當大的進展。

微型機械系統可以完成大型機電系統所不能完成的任務。微型機械與電子技術緊密結合，將使種類繁多的微型器件問世，這些微器件采用大批量集成制造，價格低廉，將廣泛地應用于人類生活眾多領域。可以預料，在本世紀內，微型機械將逐步從實驗室走向適用化，對工農業、信息、環境、生物醫療、空間、國防等領域的發展將產生重大影響。微細機械加工技術是微型機械技術領域的一個非常重要而又非常活躍的技術領域，其發展不僅可帶動許多相關學科的發展，更是與國家科技發展、經濟和國防建設息息相關。微型機械加工技術的發展有著巨大的產業化應用前景。

二、微型機械加工技術的國外發展現狀

1959年，Richard P Feynman（1965年諾貝爾物理獎獲得者）就提出了微型機械的設想。1962年第一個硅微型壓力傳感器問世，氣候開發出尺寸為50～500 m的齒輪、齒輪泵、氣動渦輪及聯接件等微機械。1965年，斯坦福大學研制出硅腦電極探針，后來又在掃描隧道顯微鏡、微型傳感器方面取得成功。1987年美國加州大學伯克利分校研制出轉子直徑為60～12 m的利用硅微型靜電機，顯示出利用硅微加工工藝制造小可動結構并與集成電路兼容以制造微小系統的潛力。

美國MIT、Berkeley、Stanford\AT&T和的15名科學家在上世紀八十年代末提出“小機器、大機遇：關于新興領域――微動力學的報告”的國家建議書，聲稱“由于微動力學（微系統）在美國的緊迫性，應在這樣一個新的重要技術領域與其他國家的競爭中走在前面”，建議中央財政預支費用為五年5000萬美元，得到美國領導機構重視，連續大力投資，并把航空航天、信息和MEMS作為科技發展的三大重點。美國宇航局投資1億美元著手研制“發現號微型衛星”，美國國家科學基金會把MEMS作為一個新崛起的研究領域制定了資助微型電子機械系統的研究的計劃，從1998年開始，資助MIT，加州大學等8所大學和貝爾實驗室從事這一領域的研究與開發，年資助額從100 萬、200萬加到1993年的500萬美元。1994年的《美國國防部技術計劃》報告，把MEMS列為關鍵技術項目。美國國防部高級研究計劃局積極領導和支持MEMS的研究和軍事應用，現已建成一條MEMS標準工藝線以促進新型元件/裝置的研究與開發。美國工業主要致力于傳感器、位移傳感器、應變儀和加速度表等傳感器有關領域的研究。很多機構參加了微型機械系統的研究，如康奈爾大學、斯坦福大學、加州大學伯克利分校、密執安大學、威斯康星大學、老倫茲得莫爾國家研究等。加州大學伯克利傳感器和執行器中心（BSAC）得到國防部和十幾家公司資助1500萬元后，建立了1115m2研究開發MEMS的超凈實驗室。

日本通產省1991年開始啟動一項為期10年、耗資250億日元的微型大型研究計劃，研制兩臺樣機，一臺用于醫療、進入人體進行診斷和微型手術，另一臺用于工業，對飛機發動機和原子能設備的微小裂紋實施維修。該計劃有筑波大學、東京工業大學、東北大學、早稻田大學和富士通研究所等幾十家單位參加。

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機械加工技術；教學改革；實踐教學；實訓車間

1.走進實訓車間是機械加工技術課程學習的必然

當前，受普通高中以及家長們望子成龍的觀念影響，中等職業學校的招生狀況日漸窘迫，各校間的競爭也日趨激烈，生源質量不斷下降，給教育教學帶來相當大的困難。縱觀各中職學校，在專業課程教學中都普遍存在這樣一個問題，即課程自身難度較大，而學生的學習能力相對較弱。如機械加工技術課程具有“內容相對抽象，與數學和物理聯系緊密”等特點，而中職學生普遍文化基礎較差，缺乏必要的數學、物理基礎和相應的自主學習能力，特別是對于其中的“分流生”來講，絕大部分學生甚至完全沒有基礎，致使教學工作難上加難。的確，機械加工技術課程的抽象，對入學成績比較低的學生來講，確實有相當難度。但在當前加工技術高度發展的今天，并且處于專業和未來工作的需要，他們卻又不可避免地必須進行機械加工技術等相關課程的學習。因此，改革傳統的教學模式、加強實踐教學環節的建設與探索，從感性教學入手，讓學生直觀地認知學習內容，對于學生學習興趣的培養、實際動手能力的培養、以及記憶的加強都是十分重要的和必要的。

2.走進實訓車間進行機械加工技術課程學習的優點

教學形象直觀，學生容易理解。許多教師在實際教學過程中都碰到過這樣的情況：對某些設備的功能或某種操作方法講述了多次，不如將實物展現一下或對該操作方法演示一遍更容易讓學生接受。比如在講授“軸類零件的加工方法”這部分內容時，盡管都是最普遍、最常用的，但對于沒有見過、沒有用過的學生來說，課堂上的理論教學只能是紙上談兵，學生很難有直觀認識，很難想象出真正的零件是怎樣的。即使給學生講過以后，他們見到這些零件實物，仍不知該怎么識別和區分。若把這些內容放到實訓車間里對照實物來講解，讓學生邊聽邊識別，并操作，這樣學生就比較容易識別和掌握該零件的特性，同時也學會了使用，對所加工的零件留下極為深刻的印象。

動手、動腦穿行，提高知識吸收率。中職學生都有偏愛動手實踐的特點，當教師在講解完甚至還沒講解完知識要點的時候，學生已“躍躍欲試”。針對這一情況，教師完全可以在實訓車間教學中，以生動的演示增加學生的聽課興趣和求知欲望。如在進行“軸類零件的加工方法”的教學中，先用30分鐘做觀察性實訓，然后作理論性講解，就收到了事半功倍的效果。

營造自主學習和創造性學習的良好氛圍。由于學生所看所接觸的均為實訓車間的實物，任何內心所想都可以立刻通過實訓來驗證，所以實訓車間現場教學可以充分發揮學生主觀能動性，培養學生觀察、分析問題、解決問題、實際操作、開拓創新的能力、培養學生認真、嚴謹的工作作風，更容易使學生把理論知識應用到實際操作中去。

培養學生良好的職業素質。在實訓車間進行教學，不僅能夠充分調動學生的積極性，而且還能潛移默化培養學生各方面的綜合能力。如在實訓中，可以把學生分成若干小組，每組5~6人，對有代表性的問題以組為單位進行討論，隨后每組輪流派一名同學代表小組回答老師的問題，最后老師根據答題結果，給該組同學打分。通過這樣的訓練，可以有計劃地培養學生分析問題能力、口頭表達能力、團隊協作能力等。

3.如何讓機械加工技術課程順利走進實習實訓車間

努力提高教師的“雙師型”素質。當代科學技術發展迅猛，科學發明創造日新月異，各類知識相互交叉。任何一個教師如果把自己僅僅局限于本學科之內的研究是遠遠不夠的。而且學生對新鮮事物的學習興趣不斷增加，學習內容不斷豐富，尤其是通過網絡可以涉獵任何感興趣的領域。這就要求教師，要不斷加強學習，像海綿―樣從各個方面吸取知識，特別是要注重學習新技術和新知識，密切關注與本專業相關學科的最新發展，以防知識老化，這樣不僅有利于提高教師的業務水平，而且也有利于引導學生進行深造。

目前有些中職學校采取了由“理論教師”教授理論知識，由“實訓教師”教授實訓課程的做法，當然這樣的“實訓教師”都是在企業中工作過的技師或工程師。這種教學方式的初衷是好的，但具體實施起來卻給學生出了難題。道理很簡單，對于同一門課程來說，每位教師都有自己的思維方式和方向，他們對其中知識要點的理解不同，且不說如何將理論與實驗完美地銜接起來，僅從讓學生準確掌握兩位教師從不同角度講解的課程知識上來說，就已經很難實現了。這時就需要能將教師與技師或工程師這兩者有機融合的“雙師型”教師來完成。可見，在任何一門課程教學中，任課教師所具有的素質與能力是學生能否學好該課程的關鍵因素之一。

建立與教學配套的實習實訓車間。中職學校實訓車間既是從事實訓教學、教研及交流的重要場所，也是培養技能型人才的重要基地。為達到良好的實訓效果，中職學校應該建立與教學配套的實訓車間。

機械加工技術課程需要學生在教師的指導下，人人動手，利用設備、工具等完成實訓內容，并在此基礎上有所突破與創新。這里“人人動手”，就需要實訓車間具備相應的規模。實驗設備應盡可能地達到課內學生每5～6人配備一套的水平，否則，不利于學生在有限的實訓時間內掌握實訓內容，同時也會引起教學秩序混亂，場面失控，造成安全隱患。

根據人才培養目標，制定切實可行的教學計劃。發展職業教育要面向市場，以就業為導向，以服務為宗旨，加快培養大批中等素質技能型勞動者，逐步建立起與經濟社會發展相適應的現代職業教育體系。使學生在具有一定的專業知識的基礎上，加強實踐能力及技術應用能力的培養，以更好地適應社會用人單位的需求，為自身的就業做好準備。這就需要教育主管部門及職業技術學校的教育工作者切實地轉變傳統的教育觀念，更新教育思想，研究與之適應的教學方法，改變以課堂為中心的模式和灌輸教材為主的教學計劃，加大靈活多樣的實踐教學環節，創造更多的條件，讓學生有更多的機會實踐，做到理論與實踐教學巧妙地有機結合，提高學生的應用能力水平。

篇10

【關鍵詞】 職業能力；典型工作任務；課程體系；教學載體

【中圖分類號】G633.59 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2013）17-00-01

依據我校機械加工技術專業，探索以“訂單”為載體，以崗位能力需求和崗位（群）職業標準相融合的工學結合人才培養模式，實現五個對接的要求。傳統的學科課程體系已經不適應該專業的人才培養目標與模式，應突破傳統的基于知識儲備的學科課程體系思路，按照專業能力訓練層次和職業成長規律建立課程體系。將崗位（群）實際工作凝練成“典型工作”，以典型工作為中心整合知識、技能和態度，形成工作任務引領型課程；建立教學過程與工作過程融為一體的“教、學、做”合一的教學設計理念；最終形成以知識的運用為主線，行業、企業專家參與、校企共同推進的“基于機械加工生產工作過程系統化的工學結合課程體系”。

課程體系不是形成的而是轉換而來的，開發課程（即凝練典型工作任務），應依據職業成長和學生的認知規律，由頂層向底層進行專業技術課程開發，而教學加工由底層向頂層。課程體系開發具體如下：

一、開展市場調研，進行市場需求論證，完成崗位群工作任務分析

通過對“訂單”合作企業和相關機械加工企業調研，獲得專業培養方案原始依據，取得來自職場、企業的第一手需求信息。經過分析、整理出機械加工技術專業適應企業生產的崗位群，并對崗位工作任務、崗位（群）能力進行分析。建立科學的崗位能力標準，確立專業對應工作崗位及崗位群對應的典型工作任務，為課程開發奠定基礎，同是也是課程建設的基礎工作，是建設專業課程體系的前提，也為課程教學方案、課程實施方案的制定提供依據。

二、通過對崗位及其所需職業能力的梳理，預期學生通過學習本專業課程后，能夠達到的能力水平。完成機械加工技術專業崗位群職業能力分析

職業能力來源于職業情境，又高于職業情境。職業行動能力是職業能力形成的手段和不斷累積的過程，它包括職業技能和工作過程知識。通過市場調研匯總來自企業的工作任務，經討論、分解、界定（依據能力提升梯度）職業能力類別，提煉出機械加工技術專業的職業核心能力為：會識圖、明要求、知工藝、能操作、會維護。并設計、填寫機械加工技術專業崗位群職業能力分解表。

職業能力群分為行業通用能力（職業基本技能）、行業專項技能、職業特定能力（綜合能力）。行業通用能力是支撐行業技能通用的知識，處于底層；職業特定能力屬頂層。對所有崗位的能力分解表合并，去除相同的能力表達，按照職業成長規律，將職業能力進行歸納、梳理、排序，從而獲得企業需求的人才能力目標。匯總機械加工技術專業崗位群職業能力。

三、建立課程體系開發基礎，形成教學內容主體，實現課程設置與工作任務對接，開發典型工作任務

專業技術課程開發應由頂層向底層進行，從職業綜合能力向職業基本技能進行分析，并與企業、行業一同根據職業能力復雜程度對其進行整合形成行動領域，行動領域是對典型工作任務歸納的結果。

典型工作源于實際又高于實際，開發典型工作，是為了實現實際工作向典型工作的轉換，它也是典型工作向課程轉換的橋梁。確定典型工作，分析典型工作任務，從而實現將該專業的能力培養需求通過教育加工形成可教學實施的任務。設計、填寫機械加工技術專業典型工作開發表，并結合專家建議，優化、完善典型工作開發。

四、將典型工作向課程轉換，進行課程開發，形成專業課程體系

課程開發要充分體現課程內容及其之間銜接關系，形成完善的體系。課程內容應從知識本位轉向職業能力本位，它是課程建設的難點。在確定課程目標前提下，應開發每門課程包含的工作任務，以及所需要的知識、技能和態度，形成課程標準。

五、對課程進行排序，構建機械加工技術專業課程結構框架，形成“基于機械加工生產工作過程系統化的工學結合課程體系”

分析行動領域，根據能力結構和性質，把工作任務分析的結果轉化成專業課程，實現典型工作向課程轉換，分析要達成機械加工技術專業整個人才能力培養目標需要開設哪些課程？整理、歸納本專業需開設的專業核心課程和專門化方向課程。并撰寫專業標準，為教學計劃編寫做準備；完善專業課程結構，對課程進行排序。

六、課程體系開發后，教師應遵循職業成長規律和認識規律對所擔任的課程進行第二次開發，協調課程與課程間的內在邏輯關系

課程是學生獲取知識、提高素質和能力的重要載體，對培養學生的質量起著至關重要的作用。一門課程的建設要融入整個課程體系建設之中，課程開發與教學設計的關鍵是理念，難點是課程內容與知識序列的構成。

在教學設計中，學習情境教學要以完成“典型工作任務”的職業素養為教學目標，以真實的工作過程為主線設計教學過程。學習情境與典型工作任務一致，教學過程與典型工作任務的工作過程一致。