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机械加工的基本方法 [摘要] 随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。关键词 机械加工，刀具，切削运动 一. 机械加工方法的分类 按照生产顺序，通常将加工方法组织为毛坯制备、机械加工和装配等阶段。 采用机械加工方法获得零件的形状，是通过机床利用刀具将毛坯上多余的材料切除来获得的。根据机床运动的不同和刀具的不同，可分为不同的加工方法。 刀具切削加工的方式有：车削加工；铣削加工；钻削加工；镗削加工；刨削加工；拉削加工；齿轮加工；螺纹加工等。 磨料切削加工的方式有：磨削加工；珩磨加工；研磨加工；超精加工等。 1.车削加工 车削方法的是工件旋转，形成主切削运动，车削时通过刀具相对工件实现不同的进给运动，可以获得不同的工件形状，加工后形成的工件表面主要是回转表面，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Ra6.3～1.6μm。精车时，可达IT6～IT5，表面粗糙度可达Ra0.4～0.1μm。特点有：工艺范围广、加工精度范围大、生产率高、可实现超精密加工、生产成本较低。 2. 铣削加工 铣削的主切削运动是刀具的旋转运动，工件本身不动，由机床的工作台完成进给运动。铣削刀具较复杂，一般为多刃刀具。铣削可加工平面、沟槽以及螺旋面、齿面、成形表面。在专用铣床上还可加工外圆。不同的铣削方法，铣刀完成切削的方式不同，卧铣时，平面的形成是由铣刀的外圆面上的切削刃形成的；立铣时，平面是由铣刀的端面刃形成的。铣削可获得较高的切削速度，因此生产率较高。 普通铣削一般能加工平面或槽面等，用成形铣刀也可以加工出特定的曲面，如铣削齿轮等。数控铣床可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，这时刀具一般采用球头铣刀。数控铣床在加工模具的模芯和型腔，叶轮机械的叶片等形状复杂的工件时，应用非常广泛的，因而得到了很快的发展。 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。铣削时，铣刀在切离工件的一段时间内，可以得到一定冷却，因此散热条件较好。 由于铣削加工属多刃断续切削，冲击振动较大。多用于粗加工或半精加工。加工精度为IT10 ~ IT7 ；表面粗糙度为Ra 6.3 ~ 1.6μm 。 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。 顺铣时，铣削力的水平分力与工件的进给方向相同，而工作台进给丝杠与固定螺母之间一般又有间隙存在，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，容易引起打刀。逆铣则可以避免这一现象，因此，生产中多采用逆铣。在铣削铸件或锻件等表面较硬的工件时，顺铣时铣刀齿首先接触工件的硬皮，加剧了铣刀的磨损；逆铣则无这一缺点。但逆铣时，切削厚度从零开始逐渐增大，因而切削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，也会加速刀具的磨损。同时，逆铣时，铣削力具有将工件上抬的趋势，也易引起振动，这是逆铣的不利之处。 3. 刨、插、拉削加工 1）刨削加工 刨削时的主运动和进给运动均为直线运动。 刨床主要用于加工各种平面和沟槽。因此，刨削速度不可能太高，故生产率较低。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。 刨床可分为牛头刨床和龙门刨床。牛头刨床的主运动为滑枕带动刀具作直线往复运动，进给运动为工作台带动工件作间歇横向运动。一般只用于单件生产，加工中小型工件。 龙门刨床的主运动为工作台带动工件作纵向往复运动，进给运动为刀架在龙门架上作横向间歇运动。主要用来加工大型工件，加工精度和生产率都高于牛头刨床。 2）插削加工 插削主要用于加工工件的内表面，如键槽、内孔等，相当于立式刨削。 3）拉削加工 拉削可使加工表面一次切削成形。机床运动简单，切削速度低，效率高，刀具成本高，仅适用于大批大量生产。拉床可分为卧式和立式，内拉和外拉等。 4.钻削与镗削加工 在钻床上，用旋转的钻头钻削孔是孔加工最常用的方法，钻头的旋转运动为主切削运动。钻削的加工精度较低，一般只能达到IT10，表面粗糙度一般为Ra12.5～6.3μm。在单件、小批生产中，中小型工件上较大的孔（D＜50mm）常用立式钻床加工；大中型工件上的孔，用摇臂钻床加工。精度高、表