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機(jī)械加工的八種工藝

發(fā)布時(shí)間:2023-11-16發(fā)布人:青島鑫昌進(jìn)機(jī)械閱讀:940次

機(jī)械加工是指通過(guò)一種機(jī)械設(shè)備對(duì)工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改變的過(guò)程。在生產(chǎn)過(guò)程中,凡是改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、位置和性質(zhì)等,使其成為成品或者半成品的過(guò)程稱為工藝過(guò)程。它是生產(chǎn)過(guò)程的主要部分。 工藝過(guò)程 又可分為鑄造、 鍛造 、 沖壓 、焊接、機(jī)械加工、 裝配 等工藝過(guò)程,機(jī)械制造工藝過(guò)程一般是指零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程和機(jī)器的裝配工藝過(guò)程的總和,其他過(guò)程則稱為輔助過(guò)程,例如運(yùn)輸、保管、動(dòng)力供應(yīng)、設(shè)備維修等。工藝過(guò)程又是由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序組成的,一個(gè)工序由有若干個(gè)工步組成。


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)、外園柱面。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(lái)。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(guò)程比較平穩(wěn),刀具較簡(jiǎn)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園面上的刃形成的。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(guò)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。 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。 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(kāi)始逐漸增大,因而刀刃開(kāi)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(guò)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(lái),這時(shí)一般采用球頭銑刀。數(shù)控銑床對(duì)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(duì)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(guò)程實(shí)際上是磨粒對(duì)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(guò)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(duì)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(duì)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,磨削還可分為外園磨、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(lái)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(wú)法提高孔的位置精度。鏜孔可以較正孔的位置。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(jiǎn)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(jiàn)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(guò)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(kù),配備幾十把刀具。曲面的粗、精加工,可用不同刀具對(duì)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(duì)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(duì)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。

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(lái)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(guò)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(lái),形成一個(gè)微小的凹坑。工作液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)強(qiáng)迫清潔的工作液以一定的壓力通過(guò)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(guò)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(lái)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

電 解 加 工

電解加工是利用金屬在電解液中產(chǎn)生陽(yáng)極溶解的電化學(xué)原理對(duì)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(guò)。當(dāng)工具陰極向工件不斷進(jìn)給時(shí),在面對(duì)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(jiǎn)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(wú)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。

激 光 加 工

對(duì)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(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)。 ① 不需要加工工具;

② 激光束的功率密度很高,幾乎對(duì)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(wú)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。

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(duì)工件表面撞擊拋磨來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)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(lái)。雖然每次打擊下來(lái)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(lái)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(zhǎng)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。

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