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机械加工

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传统机械加工是最重要的材料去除方法之一,它是一组材料加工过程,其中使用动力机床(如车床、铣床和钻床)以及锋利的切削刀具进行机械切削,以实现所需的几何形状。 机械加工是几乎所有金属产品的制造过程中的一部分。 切削其他材料也很常见。

在所需的安装时间和成本方面,机械加工比模塑和铸造等工艺更有优势,因此通常用于原型制作。

机械加工主要包括几种基本的切削操作

  • 车削 在车床上进行,通过旋转工件和静止的切削刀具去除材料。 请注意,虽然车削是在车床上进行的,但车削通常从工件的外径去除材料。 车床上也进行其他操作,例如钻孔、镗孔、拉削、铰孔、螺纹加工、攻丝、开槽、滚花、珩磨和切断。
  • 铣削 在铣床上进行,通过一般静止的工件和旋转的切削刀具去除材料。 铣床主要类似于钻床,增加了沿着坐标系移动工件的能力,以实现跨过刀具的进给。
  • 钻孔 在各种机器上进行,主要是在钻床上。 钻孔也经常在铣床和车床上进行。
  • 镗孔 在各种机器上进行,最常在车床上进行,是一种扩大现有孔或内径的方法。
  • 磨削 在各种磨床上进行,通常使用磨轮去除材料。
  • 电火花加工 或电火花加工,通过电弧去除材料。 技术包括将特定形状的模具浸入工件中,以及用线切割。
  • 锯切 或用钢锯条粗略切割材料,例如在金属带锯上。
  • 珩磨 是一种磨削加工工艺,通过在受控路径上用磨石或砂轮在金属部件上进行磨削,在金属部件上产生精密表面。

卡盘和面盘

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车床卡盘广泛用于夹紧要加工的工件。 卡盘有两种类型,独立卡盘或通用卡盘。

工件夹紧

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使用面盘和夹紧垫来夹紧工件被广泛使用,有时也会使用特殊用途的设备,如夹具、工装等。

立铣刀

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面铣刀

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顺铣 vs. 逆铣

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钻孔是一种金属切削加工过程,其中圆柱形刀具以高速旋转,在工件上复制出与钻头直径相等的孔。钻孔是一种比较粗糙的操作,通常会用扩孔、镗孔或磨削等精加工操作来完成。在钻孔中,一种称为钻头的切削刀具通过夹头固定在钻床上。一旦固定在夹头上,钻头就会高速旋转并进人到工件中。

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其他工艺

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测量工具

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机械加工最重要的方面之一是能够准确且一致地生产出满足所需规范的高质量产品。确定已完成的产品是否符合规范的主要方法是在产品制造过程中或之后进行测量。测量和检验使生产过程能够保持标准化,这在生产精密组件时至关重要,这些组件必须在所有其他精确产品中可互换,例如发动机。实现这一目标的方法是使用测量工具,例如钢尺、卡尺和千分尺。还存在更先进的仪器和设备来测量产品尺寸,一直到微米级,但标准机床车间只需要将大多数工作的测量精度控制在 0.0001" (0.00254mm) 即可。

长度测量设备

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千分尺

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百分表

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高度规

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深度规

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螺纹规

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角度测量设备

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钢直尺

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量角器

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高级测量工具

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坐标测量机

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光学比较仪

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轮廓仪

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由于机械加工不是一个单一的过程,而是一组过程,因此没有单一的原理适用于机械加工的各个方面。但是,所有机械加工过程都具有一个共同点,即通过切削刀具相对于工件或零件的相对运动去除切屑或“切屑”。实现这种运动的方式因机器类型而异,但通常可以分解为两种类型的运动。

主运动是机床的速度造成的。在简单的钻孔操作中,这是钻头的旋转。辅助运动由工具的进给提供。在钻孔操作的例子中,这是钻头进入材料的运动。

确定最佳速度和进给量是最佳机械加工实践的主要组成部分。大量变量是确定这些特性的因素:工件和切削刀具的材料、切削几何形状、所使用的冷却液或切削液、所需的表面光洁度和公差、以及所用机床的刚性和功率。

切屑去除

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速度和进给量

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对材料的影响

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残余应力

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加工硬化

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