机械加工的八种工艺

机械加工是指通过一种机械设备对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质等，使其成为成品或者半成品的过程称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。工艺过程又可分为铸造、 锻造 、 冲压 、焊接、机械加工、 装配 等工艺过程，机械制造工艺过程一般是指零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程的总和，其他过程则称为辅助过程，例如运输、保管、动力供应、设备维修等。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的，一个工序由有若干个工步组成。

以下将详细介绍8种常见的机械加工工艺，每种机械加工工艺都有其特定的应用领域和优势。选择适当的工艺取决于零件的材料、形状、尺寸和表面要求。

车削（Turning）

车削可以分为不同的类型，包括外圆车削、内圆车削、车削平面、车削螺纹等。

车削中工件旋转，形成主切削运动。刀具沿平行旋转轴线运动时，就形成内、外园柱面。刀具沿与轴线相交的斜线运动，就形成锥面。仿形车床或数控车床上，可以控制刀具沿着一条曲线进给，则形成一特定的旋转曲面。采用成型车刀，横向进给时，也可加工出旋转曲面来。车削还可以加工螺纹面、端平面及偏心轴等。车削加工精度一般为IT8—IT7，表面粗糙度为6.3—1.6μm。精车时，可达IT6—IT5，粗糙度可达0.4—0.1μm。车削的生产率较高，切削过程比较平稳，刀具较简单。

铣削（Milling）

铣削加工通过旋转刀具在工件表面上切削材料，通过控制刀具的移动，可以制造出平面、凹凸面、齿轮等复杂形状的零件。铣削包括平面铣削、立铣、端铣、齿轮铣削、轮廓铣削等。每种方式都适用于不同的加工需求。

主切削运动是刀具的旋转。卧铣时，平面的形成是由铣刀的外园面上的刃形成的。立铣时，平面是由铣刀的端面刃形成的。提高铣刀的转速可以获得较高的切削速度，因此生产率较高。但由于铣刀刀齿的切入、切出，形成冲击，切削过程容易产生振动，因而限制了表面质量的提高。这种冲击，也加剧了刀具的磨损和破损，往往导致硬质合金刀片的碎裂。在切离工件的一般时间内，可以得到一定冷却，因此散热条件较好。按照铣削时主运动速度方向与工件进给方向的相同或相反，又分为顺铣和逆铣。

铣削力的水平分力与工件的进给方向相同，工件台进给丝杠与固定螺母之间一般有间隙存在，因此切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增大，引起打刀。在铣削铸件或锻件等表面有硬度的工件时，顺铣刀齿首先接触工件硬皮，加剧了铣刀的磨损。逆铣可以避免顺铣时发生的窜动现象。逆铣时，切削厚度从零开始逐渐增大，因而刀刃开始经历了一段在切削硬化的已加工表面上挤压滑行的阶段，加速了刀具的磨损。同时，逆铣时，铣削力将工件上抬，易引起振动，这是逆铣的不利之处。

铣削的加工精度一般可达IT8—IT7，表面粗糙度为6.3—1.6μm。

普通铣削一般只能加工平面，用成形铣刀也可以加工出固定的曲面。数控铣床可以用软件通过数控系统控制几个轴按一定关系联动，铣出复杂曲面来，这时一般采用球头铣刀。数控铣床对加工叶轮机械的叶片、模具的模芯和型腔等形状复杂的工件，具有特别重要的意义。

钻削（Drilling）

钻削是通过旋转的钻头在工件上切削材料，以形成所需直径和深度的孔洞，广泛用于制造业、建筑业和维修领域。钻削常分为常规钻削、中心钻削、深孔钻削、多轴钻削等不同类型。

常规钻削使用带有螺旋形切削刃的钻头，一般用于较小的孔洞和一般的钻削需求；中心钻削是在工件表面上先创造一个小孔，然后再使用较大的钻头钻削，确保大孔的位置准确无误；深孔钻削用于加工较深的孔洞，这需要特殊的钻头和冷却技术，以确保加工的精度和质量；多轴钻削使用多个钻头以不同的角度同时进行钻削，适用于同时加工多个孔洞的情况。

磨削（Grinding）

磨削是通过使用磨具将工件表面上的材料逐渐切削或磨除，以获得所需的形状、尺寸和表面质量。磨削通常用于加工高精度和高表面质量要求的零件，例如模具、精密机械零件、工具等。

磨削分为平面磨削、外圆磨削、内圆磨削、轮廓磨削。平面磨削用于加工平坦的工件表面，以获得平整的表面和精确的尺寸；外圆磨削用于加工圆柱形工件的外圆表面，例如轴、销等；内圆磨削用于加工孔的内表面，例如内孔、轴孔等；轮廓磨削用于加工复杂的轮廓形状，例如模具和工具的刃口。

镗削（Boring）

镗削通用于加工工件内部的圆孔，通过旋转的刀具在现有孔洞中进行切削，以达到精确尺寸和平面度的目标。与钻削不同，钻削是通过在工件表面上切削材料来形成孔洞，而镗削则是通过将刀具插入工件内部来切削孔洞的。镗削分为手动镗削和数控镗削。手动镗削适用于小批量生产和简单的加工任务；数控镗削通过编程确定切削路径、进给率和旋转速度，以实现自动化的高精度加工。

刨削（Planing）

刨削通过使用刨刀在工件表面上切削材料，以获得所需的平坦表面、精确的尺寸和表面质量。刨削通常用于加工较大工件的平坦表面，例如底座、床身等。它可以为工件提供平整的表面，使其适合与其他工件配合使用。

刨削通常分为粗加工和精加工两个阶段。在粗加工阶段，刨刀的切削深度较大，以快速去除材料。在精加工阶段，切削深度减小，以实现更高的表面质量和尺寸精度。刨削分为手动刨削和自动刨削两种类型。手动刨削小批量生产和简单的加工任务；自动刨削使用自动化机床来控制刨刀的移动，以实现更稳定和高效的加工过程。

刨削时，刀具的往复直线运动为切削主运动。因此，刨削速度不可能太高，生产率较低。刨削比铣削平稳，其加工精度一般可达IT8—IT7，表面粗糙度为Ra6.3—1.6μm，精刨平面度可达0.02/1000，表面粗糙度为0.8—0.4μm。

插削（Broaching）

插削使用插削刀具逐渐加深切削，制造出内部复杂轮廓，常用于加工工件的轮廓、凹槽、孔等复杂形状。插削通常可以获得较高的加工精度和表面质量，适用于需要高精度和良好表面质量的零件。一般分为平面插削、轮廓插削、凹槽插削、孔插削等类型。

平面插削用于加工平坦的工件表面，以获得平整的表面和精确的尺寸；轮廓插削用于加工复杂的轮廓形状，例如模具、零件等；凹槽插削用于加工凹槽和沟槽，切削刃进入工件并沿着工件表面切削；孔插削用于加工孔洞的内轮廓，切削刃进入孔洞并切削孔洞的内表面。

特种加工

特种加工方法是指区别于传统切削加工方法，利用化学、物理(电、声、光、热、磁)或电化学方法对工件材料进行加工的一系列加工方法的总称。这些加工方法包括：化学加工(CHM)、电化学加工(ECM)、电化学机械加工(ECMM)、电火花加工(EDM)、电接触加工(RHM)、超声波加工(USM)、激光束加工(LBM)、离子束加工(IBM)、电子束加工(EBM)、等离子体加工(PAM)、电液加工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料喷射加工(AJM)、液体喷射加工(HDM)及各类复合加工等。

电 火 花 加 工

电火花加工是利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高温熔蚀工件表面材料来实现加工的。电火花加工机床一般由脉冲电源、自动进给机构、机床本体及工作液循环过滤系统等部分组成。工件固定在机床工作台上。脉冲电源提供加工所需的能量，其两极分别接在工具电极与工件上。当工具电极与工件在进给机构的驱动下在工作液中相互靠近时，极间电压击穿间隙而产生火花放电，释放大量的热。工件表层吸收热量后达到很高的温度(10000℃以上)，其局部材料因熔化甚至气化而被蚀除下来，形成一个微小的凹坑。工作液循环过滤系统强迫清洁的工作液以一定的压力通过工具电极与工件之间的间隙，及时排除电蚀产物，并将电蚀产物从工作液中过滤出去。多次放电的结果，工件表面产生大量凹坑。工具电极在进给机构的驱动下不断下降，其轮廓形状便被“复印”到工件上(工具电极材料尽管也会被蚀除，但其速度远小于工件材料)。用特殊形的电极工具加工相应工件的电火花成形加工机床 ————

①加工硬、脆、韧、软和高熔点的导电材料；②加工半导体材料及非导电材料；③加工各种型孔、曲线孔和微小孔；

④加工各种立体曲面型腔，如锻模、压铸模、塑料模的模膛；

⑤用来进行切断、切割以及进行表面强化、刻写、打印铭牌和标记等。用线电极加工二维轮廓形状工件的电火花线切割机床。

电 解 加 工

电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原理对工件进行成形加工的一种方法。工件接直流电源正极，工具接负极，两极之间保持狭小间隙(0.1mm～0.8mm)。具有一定压力(0.5MPa～2.5MPa)的电解液从两极间的间隙中高速15m/s～60m/s)流过。当工具阴极向工件不断进给时，在面对阴极的工件表面上，金属材料按阴极型面的形状不断溶解，电解产物被高速电解液带走，于是工具型面的形状就相应地“复印”在工件上。————

① 工作电压小，工作电流大；

②以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型面或型腔；③可加工难加工材料；

④生产率较高，约为电火花加工的5～10倍；

⑤加工中无机械切削力或切削热，适于易变形或薄壁零件的加工；⑥平均加工公差可达±0.1mm左右；⑦附属设备多，占地面积大，造价高；

⑧电解液既腐蚀机床，又容易污染环境。电解加工主要用于加工型孔、型腔、复杂型面、小直径深孔、膛线以及进行去毛刺、刻印等。

激 光 加 工

对工件的激光加工由激光加工机完成。激光加工机通常由激光器、电源、光学系统和机械系统等组成。激光器(常用的有固体激光器和气体激光器)把电能转变为光能，产生所需的激光束，经光学系统聚焦后，照射在工件上进行加工。工件固定在三坐标精密工作台上，由数控系统控制和驱动，完成加工所需的进给运动。① 不需要加工工具；

② 激光束的功率密度很高，几乎对任何难加工的金属和非金属材料都可以加工；③ 激光加工是非接触加工，工件无受力变形；

④ 激光打孔、切割的速度很高，加工部位周围的材料几乎不受切削热的影响，工件热变形很小。⑤激光切割的切缝窄，切割边缘质量好。激光加工已广泛用于金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、发散式气冷冲片的多孔蒙皮、发动机喷油咀、航空发动机叶片等的小孔加工以及多种金属材料和非金属材料的切割加工。

超 声 波 加 工

超声波加工是利用超声频(16KHz～25KHz)振动的工具端面冲击工作液中的悬浮磨料，由磨粒对工件表面撞击抛磨来实现对工件加工的一种方法。超声发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡，通过换能器将此超声频电振荡转变为超声机械振动，借助于振幅扩大棒把振动的位移幅值由0.005mm～0.01mm放大到0.01～0.15mm，驱动工具振动。工具端面在振动中冲击工作液中的悬浮磨粒，使其以很大的速度，不断地撞击、抛磨被加工表面，把加工区域的材料粉碎成很细的微粒后打击下来。虽然每次打击下来的材料很少，但由于打击的频率高，仍有一定的加工速度。由于工作液的循环流动，被打击下来的材料微粒被及时带走。随着工具的逐渐伸入，其形状便“复印”在工件上。

在加工难切削材料时，常将超声振动与其它加工方法配合进行复合加工，如超声车削、超声磨削、超声电解加工、超声线切割等。这些复合加工方法把两种甚至多种加工方法结合在一起，能起到取长补短的作用，使加工效率、加工精度及工件的表面质量显著提高。