機(jī)械加工方法

一：車削

車削中工件旋轉(zhuǎn)，形成主切削運(yùn)動(dòng)。刀具沿平行旋轉(zhuǎn)軸線運(yùn)動(dòng)時(shí)，就形成內(nèi)、外圓柱面。刀具沿與軸線相交的斜線運(yùn)動(dòng)，就形成錐面。仿形車床或數(shù)控車床上，可以控制刀具沿著一條曲線進(jìn)給，則形成一特定的旋轉(zhuǎn)曲面。采用成型車刀，橫向進(jìn)給時(shí)，也可加工出旋轉(zhuǎn)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(shí)，可達(dá)IT6—IT5，粗糙度可達(dá)0.4—0.1μm。車削的生產(chǎn)率較高，切削過程比較平穩(wěn)，刀具較簡單。

二：銑削

主切削運(yùn)動(dòng)是刀具的旋轉(zhuǎn)。臥銑時(shí)，平面的形成是由銑刀的外圓面上的刃形成的。立銑時(shí)，平面是由銑刀的端面刃形成的。提高銑刀的轉(zhuǎn)速可以獲得較高的切削速度，因此生產(chǎn)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(chǎn)生振動(dòng)，因而限制了表面質(zhì)量的提高。這種沖擊，也加劇了刀具的磨損和破損，往往導(dǎo)致硬質(zhì)合金刀片的碎裂。在切離工件的一般時(shí)間內(nèi)，可以得到一定冷卻，因此散熱條件較好。按照銑削時(shí)主運(yùn)動(dòng)速度方向與工件進(jìn)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(jìn)給方向相同，工件臺進(jìn)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(dòng)，使進(jìn)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(shí)，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(shí)發(fā)生的竄動(dòng)現(xiàn)象。逆銑時(shí)，切削厚度從零開始逐漸增大，因而刀刃開始經(jīng)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(shí)，逆銑時(shí)，銑削力將工件上抬，易引起振動(dòng)，這是逆銑的不利之處。

銑削的加工精度一般可達(dá)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(shù)控銑床可以用軟件通過數(shù)控系統(tǒng)控制幾個(gè)軸按一定關(guān)系聯(lián)動(dòng)，銑出復(fù)雜曲面來，這時(shí)一般采用球頭銑刀。數(shù)控銑床對加工葉輪機(jī)械的葉片、模具的模芯和型腔等形狀復(fù)雜的工件，具有特別重要的意義。

三：刨削

刨削時(shí)，刀具的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)為切削主運(yùn)動(dòng)。因此，刨削速度不可能太高，生產(chǎn)率較低。刨削比銑削平穩(wěn)，其加工精度一般可達(dá)IT8—IT7，表面粗糙度為Ra6.3—1.6μm，精刨平面度可達(dá)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(jìn)行加工，其主運(yùn)動(dòng)是砂輪的旋轉(zhuǎn)。砂輪的磨削過程實(shí)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(yīng)。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(dāng)切削力超過粘合劑強(qiáng)度時(shí)，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(huì)將砂輪阻塞。因而，磨削一定時(shí)間后，需用金剛石車刀等對砂輪進(jìn)行修整。

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

五：鉆削與鏜削

在鉆床上，用鉆頭旋轉(zhuǎn)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(dá)到IT10，表面粗糙度一般為12.5—6.3μm在鉆削后常常采用擴(kuò)孔和鉸孔來進(jìn)行半精加工和精加工。擴(kuò)孔采用擴(kuò)孔鉆，鉸孔采用鉸刀進(jìn)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(kuò)孔、鉸孔時(shí)，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(jìn)行。在鏜床上鏜孔時(shí)，鏜刀基本與車刀相同，不同之處是工件不動(dòng)，鏜刀在旋轉(zhuǎn)。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(jī)床一般為普通銑床，刀具為成形銑刀，需要兩個(gè)簡單成形運(yùn)動(dòng)：刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線移動(dòng)。展成法加工齒面的常用機(jī)床有滾齒機(jī)、插齒機(jī)等。

七：復(fù)雜曲面加工

三維曲面的切削加工，主要采用仿形銑和數(shù)控銑的方法或特種加工方法（見本節(jié)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(yùn)動(dòng)變換為電感量，加工放大控制銑床三個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，形成刀頭沿曲面運(yùn)動(dòng)的軌跡。銑刀多采用與仿形頭等半徑的球頭銑刀。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)為曲面加工提供了更有效的方法。在數(shù)控銑床或加工中心上加工時(shí)，是通過球頭銑刀逐點(diǎn)按坐標(biāo)值加工而成。采用加工中心加工復(fù)雜曲面的優(yōu)點(diǎn)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(dāng)?shù)牡毒?。同時(shí)，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(qū)別于傳統(tǒng)切削加工方法，利用化學(xué)、物理(電、聲、光、熱、磁)或電化學(xué)方法對工件材料進(jìn)行加工的一系列加工方法的總稱。這些加工方法包括：化學(xué)加工(CHM)、電化學(xué)加工(ECM)、電化學(xué)機(jī)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(fù)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(shí)火花放電所產(chǎn)生的高溫熔蝕工件表面材料來實(shí)現(xiàn)加工的。電火花加工機(jī)床一般由脈沖電源、自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)、機(jī)床本體及工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)等部分組成。工件固定在機(jī)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(dāng)工具電極與工件在進(jìn)給機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下在工作液中相互靠近時(shí)，極間電壓擊穿間隙而產(chǎn)生火花放電，釋放大量的熱。工件表層吸收熱量后達(dá)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(gè)微小的凹坑。工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)強(qiáng)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(shí)排除電蝕產(chǎn)物，并將電蝕產(chǎn)物從工作液中過濾出去。多次放電的結(jié)果，工件表面產(chǎn)生大量凹坑。工具電極在進(jìn)給機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下不斷下降，其輪廓形狀便被“復(fù)印”到工件上(工具電極材料盡管也會(huì)被蝕除，但其速度遠(yuǎn)小于工件材料)。用特殊形的電極工具加工相應(yīng)工件的電火花成形加工機(jī)床

①加工硬、脆、韌、軟和高熔點(diǎn)的導(dǎo)電材料；

②加工半導(dǎo)體材料及非導(dǎo)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(jìn)行切斷、切割以及進(jìn)行表面強(qiáng)化、刻寫、打印銘牌和標(biāo)記等。

用線電極加工二維輪廓形狀工件的電火花線切割機(jī)床

2、電解加工

電解加工是利用金屬在電解液中產(chǎn)生陽極溶解的電化學(xué)原理對工件進(jìn)行成形加工的一種方法。工件接直流電源正極，工具接負(fù)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(dāng)工具陰極向工件不斷進(jìn)給時(shí)，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(chǎn)物被高速電解液帶走，于是工具型面的形狀就相應(yīng)地“復(fù)印”在工件上。

①工作電壓小，工作電流大；

②以簡單的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一次加工出形狀復(fù)雜的型面或型腔；

③可加工難加工材料；

④生產(chǎn)率較高，約為電火花加工的5～10倍；

⑤加工中無機(jī)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(dá)±0.1mm左右；

⑦附屬設(shè)備多，占地面積大，造價(jià)高；

⑧電解液既腐蝕機(jī)床，又容易污染環(huán)境。電解加工主要用于加工型孔、型腔、復(fù)雜型面、小直徑深孔、膛線以及進(jìn)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(jī)完成。激光加工機(jī)通常由激光器、電源、光學(xué)系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)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(zhuǎn)變?yōu)楣饽埽a(chǎn)生所需的激光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦后，照射在工件上進(jìn)行加工。工件固定在三坐標(biāo)精密工作臺上，由數(shù)控系統(tǒng)控制和驅(qū)動(dòng)，完成加工所需的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

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(zhì)量好。激光加工已廣泛用于金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承、發(fā)散式氣冷沖片的多孔蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油咀、航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)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(shí)現(xiàn)對工件加工的一種方法。超聲發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，通過換能器將此超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C(jī)械振動(dòng)，借助于振幅擴(kuò)大棒把振動(dòng)的位移幅值由0.005mm～0.01mm放大到0.01～0.15mm，驅(qū)動(dòng)工具振動(dòng)。工具端面在振動(dòng)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(qū)域的材料粉碎成很細(xì)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(huán)流動(dòng)，被打擊下來的材料微粒被及時(shí)帶走。隨著工具的逐漸伸入，其形狀便“復(fù)印”在工件上。

在加工難切削材料時(shí)，常將超聲振動(dòng)與其它加工方法配合進(jìn)行復(fù)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(fù)合加工方法把兩種甚至多種加工方法結(jié)合在一起，能起到取長補(bǔ)短的作用，使加工效率、加工精度及工件的表面質(zhì)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(xiàn)有機(jī)床、刀具等資源情況、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)技術(shù)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(yīng)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(chǔ)上進(jìn)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(chǎn)盤套類零件的內(nèi)孔，單鍵孔和花鍵孔加工，加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高。2．鉆→擴(kuò)→鉸→手鉸：用于中小孔加工，擴(kuò)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(dòng)鏜或金剛鏜應(yīng)用：1）單件小批量生產(chǎn)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(yīng)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(shù)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(yīng)用廣泛，生產(chǎn)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(shù)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(shù)要求而定。

4．拉→精拉

大批量生產(chǎn)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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