機械加工方法

一：車削

車削中工件旋轉，形成主切削運動。刀具沿平行旋轉軸線運動時，就形成內、外圓柱面。刀具沿與軸線相交的斜線運動，就形成錐面。仿形車床或數控車床上，可以控制刀具沿著一條曲線進給，則形成一特定的旋轉曲面。采用成型車刀，橫向進給時，也可加工出旋轉曲面來。車削還可以加工螺紋面、端平面及偏心軸等。車削加工精度一般為IT8—IT7，表面粗糙度為6.3—1.6μm。精車時，可達IT6—IT5，粗糙度可達0.4—0.1μm。車削的生產率較高，切削過程比較平穩，刀具較簡單。

二：銑削

主切削運動是刀具的旋轉。臥銑時，平面的形成是由銑刀的外圓面上的刃形成的。立銑時，平面是由銑刀的端面刃形成的。提高銑刀的轉速可以獲得較高的切削速度，因此生產率較高。但由于銑刀刀齒的切入、切出，形成沖擊，切削過程容易產生振動，因而限制了表面質量的提高。這種沖擊，也加劇了刀具的磨損和破損，往往導致硬質合金刀片的碎裂。在切離工件的一般時間內，可以得到一定冷卻，因此散熱條件較好。按照銑削時主運動速度方向與工件進給方向的相同或相反，又分為順銑和逆銑。

1、順 銑

銑削力的水平分力與工件的進給方向相同，工件臺進給絲杠與固定螺母之間一般有間隙存在，因此切削力容易引起工件和工作臺一起向前竄動，使進給量突然增大，引起打刀。在銑削鑄件或鍛件等表面有硬度的工件時，順銑刀齒首先接觸工件硬皮，加劇了銑刀的磨損。

2、逆銑

可以避免順銑時發生的竄動現象。逆銑時，切削厚度從零開始逐漸增大，因而刀刃開始經歷了一段在切削硬化的已加工表面上擠壓滑行的階段，加速了刀具的磨損。同時，逆銑時，銑削力將工件上抬，易引起振動，這是逆銑的不利之處。

銑削的加工精度一般可達IT8—IT7，表面粗糙度為6.3—1.6μm。

普通銑削一般只能加工平面，用成形銑刀也可以加工出固定的曲面。數控銑床可以用軟件通過數控系統控制幾個軸按一定關系聯動，銑出復雜曲面來，這時一般采用球頭銑刀。數控銑床對加工葉輪機械的葉片、模具的模芯和型腔等形狀復雜的工件，具有特別重要的意義。

三：刨削

刨削時，刀具的往復直線運動為切削主運動。因此，刨削速度不可能太高，生產率較低。刨削比銑削平穩，其加工精度一般可達IT8—IT7，表面粗糙度為Ra6.3—1.6μm，精刨平面度可達0.02/1000，表面粗糙度為0.8—0.4μm。

四：磨削

磨削以砂輪或其它磨具對工件進行加工，其主運動是砂輪的旋轉。砂輪的磨削過程實際上是磨粒對工件表面的切削、刻削和滑擦三種作用的綜合效應。磨削中，磨粒本身也由尖銳逐漸磨鈍，使切削作用變差，切削力變大。當切削力超過粘合劑強度時，圓鈍的磨粒脫落，露出一層新的磨粒，形成砂輪的“自銳性”。但切屑和碎磨粒仍會將砂輪阻塞。因而，磨削一定時間后，需用金剛石車刀等對砂輪進行修整。

磨削時，由于刀刃很多，所以加工時平穩、精度高。磨床是精加工機床，磨削精度可達IT6—IT4，表面粗糙度Ra可達1.25—0.01μm，甚至可達0.1—0.008μm。磨削的另一特點是可以對淬硬的金屬材料進行加工。因此，往往作為最終加工工序。磨削時，產生熱量大，需有充分的切削液進行冷卻。按功能不同，磨削還可分為外圓磨、內孔磨、平磨等。

五：鉆削與鏜削

在鉆床上，用鉆頭旋轉鉆削孔，是孔加工的最常用方法。鉆削的加工精度較低，一般只能達到IT10，表面粗糙度一般為12.5—6.3μm在鉆削后常常采用擴孔和鉸孔來進行半精加工和精加工。擴孔采用擴孔鉆，鉸孔采用鉸刀進行加工。鉸削加工精度一般為IT9—IT6，表面粗糙度為Ra1.6—0.4μm。擴孔、鉸孔時，鉆頭、鉸刀一般順著原底孔的軸線，無法提高孔的位置精度。鏜孔可以校正孔的位置。鏜孔可在鏜床上或車床上進行。在鏜床上鏜孔時，鏜刀基本與車刀相同，不同之處是工件不動，鏜刀在旋轉。鏜孔加工精度一般為IT9—IT7，表面粗糙度為Ra6.3—0.8mm。。

鉆削加工 鏜床加工 車床加工

六：齒面加工

齒輪齒面加工方法可分為兩大類：成形法和展成法。成形法加工齒面所使用的機床一般為普通銑床，刀具為成形銑刀，需要兩個簡單成形運動：刀具的旋轉運動和直線移動。展成法加工齒面的常用機床有滾齒機、插齒機等。

七：復雜曲面加工

三維曲面的切削加工，主要采用仿形銑和數控銑的方法或特種加工方法（見本節八）。仿形銑必須有原型作為靠模。加工中球頭仿形頭，一直以一定壓力接觸原型曲面。仿形頭的運動變換為電感量，加工放大控制銑床三個軸的運動，形成刀頭沿曲面運動的軌跡。銑刀多采用與仿形頭等半徑的球頭銑刀。數控技術的出現為曲面加工提供了更有效的方法。在數控銑床或加工中心上加工時，是通過球頭銑刀逐點按坐標值加工而成。采用加工中心加工復雜曲面的優點是：加工中心上有刀庫，配備幾十把刀具。曲面的粗、精加工，可用不同刀具對凹曲面的不同曲率半徑，也可選用適當的刀具。同時，可在一次安裝中加工各種輔助表面，如孔、螺紋、槽等。這樣充分保證了各表面的相對位置精度。

八:特種加工

特種加工方法是指區別于傳統切削加工方法，利用化學、物理(電、聲、光、熱、磁)或電化學方法對工件材料進行加工的一系列加工方法的總稱。這些加工方法包括：化學加工(CHM)、電化學加工(ECM)、電化學機械加工(ECMM)、電火花加工(EDM)、電接觸加工(RHM)、超聲波加工(USM)、激光束加工(LBM)、離子束加工(IBM)、電子束加工(EBM)、等離子體加工(PAM)、電液加工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料噴射加工(AJM)、液體噴射加工(HDM)及各類復合加工等。

1、電火花加工

電火花加工是利用工具電極和工件電極間瞬時火花放電所產生的高溫熔蝕工件表面材料來實現加工的。電火花加工機床一般由脈沖電源、自動進給機構、機床本體及工作液循環過濾系統等部分組成。工件固定在機床工作臺上。脈沖電源提供加工所需的能量，其兩極分別接在工具電極與工件上。當工具電極與工件在進給機構的驅動下在工作液中相互靠近時，極間電壓擊穿間隙而產生火花放電，釋放大量的熱。工件表層吸收熱量后達到很高的溫度(10000℃以上)，其局部材料因熔化甚至氣化而被蝕除下來，形成一個微小的凹坑。工作液循環過濾系統強迫清潔的工作液以一定的壓力通過工具電極與工件之間的間隙，及時排除電蝕產物，并將電蝕產物從工作液中過濾出去。多次放電的結果，工件表面產生大量凹坑。工具電極在進給機構的驅動下不斷下降，其輪廓形狀便被“復印”到工件上(工具電極材料盡管也會被蝕除，但其速度遠小于工件材料)。用特殊形的電極工具加工相應工件的電火花成形加工機床

①加工硬、脆、韌、軟和高熔點的導電材料；

②加工半導體材料及非導電材料；

③加工各種型孔、曲線孔和微小孔；

④加工各種立體曲面型腔，如鍛模、壓鑄模、塑料模的模膛；

⑤用來進行切斷、切割以及進行表面強化、刻寫、打印銘牌和標記等。

用線電極加工二維輪廓形狀工件的電火花線切割機床

2、電解加工

電解加工是利用金屬在電解液中產生陽極溶解的電化學原理對工件進行成形加工的一種方法。工件接直流電源正極，工具接負極，兩極之間保持狹小間隙(0.1mm～0.8mm)。具有一定壓力(0.5MPa～2.5MPa)的電解液從兩極間的間隙中高速15m/s～60m/s)流過。當工具陰極向工件不斷進給時，在面對陰極的工件表面上，金屬材料按陰極型面的形狀不斷溶解，電解產物被高速電解液帶走，于是工具型面的形狀就相應地“復印”在工件上。

①工作電壓小，工作電流大；

②以簡單的進給運動一次加工出形狀復雜的型面或型腔；

③可加工難加工材料；

④生產率較高，約為電火花加工的5～10倍；

⑤加工中無機械切削力或切削熱，適于易變形或薄壁零件的加工；

⑥平均加工公差可達±0.1mm左右；

⑦附屬設備多，占地面積大，造價高；

⑧電解液既腐蝕機床，又容易污染環境。電解加工主要用于加工型孔、型腔、復雜型面、小直徑深孔、膛線以及進行去毛刺、刻印等。

3、激光加工

對工件的激光加工由激光加工機完成。激光加工機通常由激光器、電源、光學系統和機械系統等組成。激光器(常用的有固體激光器和氣體激光器)把電能轉變為光能，產生所需的激光束，經光學系統聚焦后，照射在工件上進行加工。工件固定在三坐標精密工作臺上，由數控系統控制和驅動，完成加工所需的進給運動。

①不需要加工工具；

②激光束的功率密度很高，幾乎對任何難加工的金屬和非金屬材料都可以加工；

③激光加工是非接觸加工，工件無受力變形；

④激光打孔、切割的速度很高，加工部位周圍的材料幾乎不受切削熱的影響，工件熱變形很小。

⑤激光切割的切縫窄，切割邊緣質量好。激光加工已廣泛用于金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承、發散式氣冷沖片的多孔蒙皮、發動機噴油咀、航空發動機葉片等的小孔加工以及多種金屬材料和非金屬材料的切割加工。

4、超聲波加工

超聲波加工是利用超聲頻(16KHz～25KHz)振動的工具端面沖擊工作液中的懸浮磨料，由磨粒對工件表面撞擊拋磨來實現對工件加工的一種方法。超聲發生器將工頻交流電能轉變為有一定功率輸出的超聲頻電振蕩，通過換能器將此超聲頻電振蕩轉變為超聲機械振動，借助于振幅擴大棒把振動的位移幅值由0.005mm～0.01mm放大到0.01～0.15mm，驅動工具振動。工具端面在振動中沖擊工作液中的懸浮磨粒，使其以很大的速度，不斷地撞擊、拋磨被加工表面，把加工區域的材料粉碎成很細的微粒后打擊下來。雖然每次打擊下來的材料很少，但由于打擊的頻率高，仍有一定的加工速度。由于工作液的循環流動，被打擊下來的材料微粒被及時帶走。隨著工具的逐漸伸入，其形狀便“復印”在工件上。

在加工難切削材料時，常將超聲振動與其它加工方法配合進行復合加工，如超聲車削、超聲磨削、超聲電解加工、超聲線切割等。這些復合加工方法把兩種甚至多種加工方法結合在一起，能起到取長補短的作用，使加工效率、加工精度及工件的表面質量顯著提高。

九：加工方法的選擇

選擇加工方法主要考慮零件表面形狀、尺寸精度和位置精度要求、表面粗糙度要求，以及現有機床、刀具等資源情況、生產批量、生產率和經濟技術分析等因素。

典型表面的加工路線

一、外圓表面的加工路線

1．粗車→半精車→精車：

應用最廣，滿足IT≥IT7，▽≥0.8外圓可以加工

2．粗車→半精車→粗磨→精磨：

用于有淬火要求IT≥IT6，▽≥0.16的黑色金屬。

3．粗車→半精車→精車→金剛石車：

用于有色金屬、不宜采用磨削加工的外用表面。

4．粗車→半精車→粗磨→精磨→研磨、超精加工、砂帶磨、鏡面磨、或拋光在2的基礎上進一步精加工。

目的為了減少粗糙度，提高尺寸精度，形狀和位置精度。

二、孔的加工路線1．鉆→粗拉→精拉：用于大批大量生產盤套類零件的內孔，單鍵孔和花鍵孔加工，加工質量穩定，生產效率高。2．鉆→擴→鉸→手鉸：用于中小孔加工，擴孔前糾正位置精度，鉸孔保證尺寸、形狀精度和表面粗糙度。3．鉆或粗鏜→半精鏜→精鏜→浮動鏜或金剛鏜應用：1）單件小批量生產中箱體孔隙加工。2）位置精度要求很高的孔系加工。3）直徑比較大的孔ф80mm以上，毛坯上已有鑄孔或鍛孔。4）有色金屬有金剛鏜來保證其尺寸，形狀和位置精度以及表面粗糙度的要求4．/鉆（粗鏜）粗磨→半精磨→精磨→研磨或衍磨應用：淬硬零件加工或精度要求高的孔加工。說明：1）孔最終加工精度很大程度上取決于操作者的水平。2）特小孔加工采用特種加工方法。三、平面的加工路線1．粗銑→半精銑→精銑→高速銑平面加工中常用，視被加工面精度和表面粗糙度技術要求，靈活安排工序。2．/粗刨→半精刨→精刨→寬刀精刨、刮研或研磨

應用廣泛，生產率低，常用于窄長面的加工，最終工序安排也視加工表面的技術要求而定。

3．銑（刨）→半精銑（刨）→粗磨→精磨→研磨、精密磨、砂帶磨、拋光

加工表面淬火，最終工序視加工表面的技術要求而定。

4．拉→精拉

大批量生產有溝槽或臺階表面。

5．車→半精車→精車→金剛石車

有色金屬零件的平面加工。

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