现代加工技术在农业机械加工中的应用研究

孔虎臣

（太原城市职业技术学院，太原 030027）

在当前现代科技飞速发展的背景下，加工技术在农业机械领域的应用逐渐成为推动农业现代化的重要因素之一。现代加工技术的不断进步，尤其是精密加工技术的发展，为农业机械的设计、制造和维护带来了深远的影响。它不仅提高了农业机械产品的质量和性能，而且显著提升了生产效率[1-3]，为农业生产方式的升级转型注入了强劲动力。

现代加工技术提高了零部件的精度和表面质量，使得农业机械在运行过程中更加稳定、可靠，降低了机械部件的摩擦损耗，延长其使用寿命。文章基于现代技工技术，以精密加工技术为切入点，系统分析了精密机械加工机床及现代加工技术的应用原理，探讨了不同现代加工技术对于推动农业机械发展的作用，以期为农业机械的可持续发展提供技术支持和理论指导。

现代加工技术是将机械工程技术、电子信息技术（包括微电子、光电子、计算机软硬件、现代通信技术）、自动化技术、材料技术以及现代管理技术，综合应用于产品的计划、设计、制造、检测、管理和服务的全过程的技术。现代加工技术的发展推动了生产方式的转型，加速了工业生产的自动化和智能化进程，提高了生产效率和产品质量，降低了生产成本，满足了人们日益增长的物质和文化需求。同时，该技术深刻改变了人们的生活方式和社会结构，促进了信息社会的形成和发展，推动了经济全球化和文化多样化的进程[4]。

现代加工技术涵盖精密加工技术和制造自动化技术两大技术。前者致力于达到加工精度和表面质量的极致，后者则主要聚焦于产品设计、制造和管理的全面自动化。现代加工技术的应用，不仅为快速响应市场需求、提升生产效率、改善劳动环境提供了强有力的工具，也是确保产品质量的关键举措。鉴于其重要性，针对现代加工技术在农业机械加工领域的实际应用进行深入探究。

目前，美国和日本的精密加工技术较为先进，下面主要论述美国和日本的精密加工技术的发展历程，以揭示精密加工技术的发展优势及特点。美国作为精密加工技术研究的先驱，一直处于领先地位。在20 世纪50 年代末，随着航天等尖端科技领域的蓬勃发展，美国率先研发出金刚石刀具的超精密切削技术——单点金刚石切削（Single Point Diamond Turning，SPDT）技术，又被称为微英寸技术。同时，美国研发了以空气轴承为核心的超精密机床，不仅具备加工精密回转体非球曲面的能力，还能精确处理复杂多变的精密自由曲面。该机床的设计是为了最大限度减少机械摩擦和振动，确保加工过程中的高精度和表面质量，空气轴承利用气体的流动性质来支撑和悬浮旋转部件。这种设计提高了加工效率，降低了零件的磨损和损坏风险，特别适用于有高精度和高表面光洁度要求的微加工领域。

日本住友重型机械工业公司开发的KSX-815 精密平面磨床，采用先进的控制技术和精密的加工工艺，加工精度可以达到微米级，能够实现平面零件的高精度加工，达到了零件平面度、垂直度和表面光洁度等方面的要求，满足了精密机械零部件的加工需求。同时，该磨床采用先进的结构设计和稳定的机械系统，保证了加工过程的稳定性和可靠性，确保了加工精度的持续性和一致性，适用于多种材料的加工，如金属、陶瓷、玻璃等，在航天、汽车、电子、光学等领域都有着广泛应用。KSX-815 精密平面磨床的主要指标如表1 所示。

表1 KSX-815 精密平面磨床主要指标

3.1 激光加工技术的应用

激光具有亮度高、方向性好、单色性好和相干性好的特性，可聚焦到尺寸与光波波长相近的小斑点上。焦点处的功率密度高，温度高达上万摄氏度，可使坚硬的材料在瞬时熔化和蒸发，并通过产生的强烈冲击波将其喷发出去[5-6]。因此，利用激光可以进行各种材料（金属、非金属）的加工。

激光加工设备的基本组成一般分为4 个部分，即激光器、激光器电源、光学系统和机械系统。其中：激光器将电能转变成光能，产生激光束；
激光器电源为激光提供能量；
光学系统用于聚焦光束、观察焦点的位置以及显示工件加工的情况；
机械系统由机床床身、三坐标移动工作台及电控制部分组成。

激光具有高能量密度和高聚焦性，可以精确切割和雕刻各种农业机械零部件，如种植机的种植板、收割机的刀具等，提高零部件的加工精度和质量，提升它们的耐磨性和耐腐蚀性，延长其使用寿命。例如，对农用锄头、播种机等工具表面进行激光处理，能够有效提高其使用寿命和工作效率。

此外，激光打孔技术可以用于农业机械的通风和散热设计。通过激光打孔可以在农业机械外壳或零部件上制造微小孔洞，从而增加空气流通通道，促进机械内部通风和散热，避免机械在运行过程中因高温而产生热量积聚，提高机械的稳定性和可靠性。激光打孔技术还可以根据不同的需要调整孔径和布局，以满足农业机械在不同工况下的通风和散热需求，进一步优化机械的工作性能和使用寿命。

3.2 超声波加工技术的应用

超声波加工是利用声波振动和能量传递进行加工的一种非传统加工方法。它将高频振动能量传递到加工工具或工件上，利用振动的高能量密度和局部化效应，实现对材料的切削、磨削、成形等[7]。超声波加工技术的加工原理如图1 所示。在加工过程中，液体和磨料混合而成的悬浮液被置于成形工具和工件之间，然后工具在一定的作用力下被压向工件。悬浮液的磨料通常采用氧化铝、碳化硼、碳化硅、金刚石粉等高质量材料，液体多为水或煤油等介质。超声波发生器通过磁致伸缩换能器产生频率超过16 kHz 的超声频纵向振动。这一振动通过变幅杆的作用，振幅被放大为0.05～0.10 mm，实现高效的超声波加工。超声波振动的频率和振幅均处于材料加工的理想范围，可以实现高效、精密的加工过程。当超声波振动传递到工件表面时，振动能量会在工件表面产生微小的局部振动，继而产生高频的冲击效应，有效破坏材料表面的键合力，从而实现切削、磨削、成形等加工操作。超声波加工技术能够很好地加工硬脆材料，提高加工效率和表面质量。

图1 超声波加工技术原理

超声波加工技术由于高频振动特性，可实现对农业机械零部件的高精度加工，提高其几何形状精度和表面质量，进而提高农业机械的整体性能。该技术还可以应用于农业机械零部件的表面处理，在其表面制造微小的凹凸结构，从而增加表面的摩擦系数，提高其抗滑性能，还能对零部件表面进行清洁和除锈，提高其耐腐蚀性能和使用寿命。另外，应用超声波焊接技术，将超声波振动传递到工件的接触表面，使接触面产生相对运动，从而在接触面摩擦热的作用下进行焊接，实现了农业机械零部件的高效、无损连接，提高了机械的整体密封性和稳定性。

文章分析了现代加工技术在农业机械加工中的应用，着重探讨了精密加工技术在农业机械制造中的作用。现代加工技术的应用显著提高了农业机械产品的质量和性能。精密加工技术的引入，实现了农业机械零部件的精确加工，提高了产品的加工精度和表面质量，有助于提高农业机械的整体性能和可靠性。精密加工技术可以优化农业机械生产过程中的制造工艺，减少了加工步骤，提高了生产效率，可满足不断增长的农业生产需求。

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