機(jī)械加工的方法及適用范圍
在機(jī)械加工中，根據(jù)機(jī)械加工工件的材質(zhì)和要求可以選擇不同的加工方法，了解常見的機(jī)械加工類型及機(jī)械加工知識，可以讓我們選擇更合適的機(jī)械加工方法及適用范圍，那么機(jī)械加工方法和適用范圍應(yīng)該怎么選擇呢？
一、車削加工
利用車床加工零件的方法統(tǒng)稱為車削加工。車削加工中以工件旋轉(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。車削加工還可以加工螺紋面、端平面及偏心軸等。車削加工精度一般為IT11—IT6，表面粗糙度為12.5—0.8μm。精車時(shí)，可達(dá)IT6—IT5，粗糙度可達(dá)0.4—0.1μm。車削加工的生產(chǎn)率較高，切削過程比較平穩(wěn)，刀具較簡單。
適用范圍：鉆中心孔、鉆孔、鉸孔、攻螺紋、車外圓、鏜孔、車端面、車槽、車成形面、車錐面、滾花、車螺紋
二、銑削加工
銑削加工是在銑床上使用旋轉(zhuǎn)多刃刀具(銑刀)對工件進(jìn)行加工的方法，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，從而可以生產(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)，因而限制了工件的表面質(zhì)量，這種沖擊，也加劇了刀具的磨損和破損。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。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(tái)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(tái)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。
適用范圍：銑平面、銑臺(tái)階、銑溝槽、銑成形面、銑螺旋槽、銑齒輪、切斷
三、刨削加工
刨削加工一般指在刨床上利用刨刀相對于工件做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，切除多余材料的加工方法。刨削加工時(shí)，刀具的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)為切削主運(yùn)動(dòng)。因此，刨削加工速度慢，生產(chǎn)率較低。刨削加工比銑削加工平穩(wěn)，刨削加工屬粗加工，個(gè)別情況下可達(dá)到半精加工程度，其精度低于銑削加工，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。 但對于大型鑄件的加工具有優(yōu)越性。
適用范圍：刨平面、刨垂直面、刨臺(tái)階面、刨直角溝槽、刨斜面、刨燕尾槽、刨丁型槽、刨V型槽、刨曲面、刨孔內(nèi)鍵槽、刨齒條、刨復(fù)合表面
四、磨削加工
磨削加工是利用高硬度的人造磨輪(砂輪)作為刀具，在磨床上對工件表面進(jìn)行切削加工的方法，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，磨削加工一定時(shí)間后，需用金剛石車刀等對砂輪進(jìn)行修整。磨削加工時(shí)，由于刀刃很多，所以其切削速度高、加工精度高。磨床是精加工機(jī)床，磨削加工精度可達(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。磨削加工的另一特點(diǎn)是可以對淬硬的金屬材料進(jìn)行加工，屬于精加工范圍，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，磨削還可分為外園磨、內(nèi)孔磨、平磨等。
適用范圍：幻外圓磨削、內(nèi)圓磨削、平面磨削、成形磨削、鏍紋磨削、齒輪磨削
五、鉆削加工
在鉆床上加工各種內(nèi)孔的工藝稱為鉆削加工，是孔加工的最常用方法。鉆削加工的精度較低，一般為IT12~IT11，表面粗糙度一般為為Ra5.0~6.3um，在鉆削加工后常常采用擴(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。
適用范圍：鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋、鍶孔、刮平面
六、鏜削加工
鏜削加工利用鏜床對已有孔進(jìn)行擴(kuò)大孔徑并提高質(zhì)量的加工方法，鏜削加工是以鏜刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主。鏜銷加工可以較正孔的位置。鏜削加工精度較高一般為IT9—IT7，表面粗糙度為Ra6.3—0.8mm，但是鏜銷加工的生產(chǎn)效率低。
適用范圍：加工高精度孔、多個(gè)孔精加工
七、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，需要刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線移動(dòng)這兩個(gè)簡單的成形運(yùn)動(dòng)。展成法加工齒面的常用機(jī)床為滾齒機(jī)、插齒機(jī)等。
適用范圍：齒輪等
八、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。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)牡毒摺Ｍ瑫r(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。
適用范圍：復(fù)雜曲面的零部件
九、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(tái)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
適用范圍
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。
十、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。
適用范圍：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。
十一、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?/span>，產(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(tái)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)。
適用范圍：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。
十二、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。
適用范圍：難切削材料
隨著科技的發(fā)展，機(jī)械加工方法也在逐漸增加，選擇機(jī)械加工方法的時(shí)候一定會(huì)進(jìn)行多方面考慮，包括加工工件表面形狀、尺寸精度、位置精度、表面粗糙度等，選擇合適的機(jī)械加工方法，才能在最小投入下保證工件的質(zhì)量及加工效率，才能讓產(chǎn)生的利益最大化。
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