什么是机加工？ – 定义、过程和工具

机械加工是一个制造术语，涵盖范围广泛的技术和工艺。它可以粗略地定义为使用动力驱动的机床从工件上去除材料以将其成型为预期设计的过程。

大多数金属部件和零件在制造过程中需要某种形式的加工。其他材料，例如塑料、橡胶和纸制品，也通常通过机械加工工艺制造。让我们详细了解一下什么是机械加工、加工过程以及用于加工的工具和技术。

什么是加工？

加工是一种原型制作和制造过程，通过从较大的材料中去除不需要的材料来创建所需的最终形状。在这些过程中，通过去除材料来制造零件，该过程也称为减材制造，与增材制造相反，增材制造使用受控添加材料。

定义中“受控”部分的确切含义可能会有所不同，但通常意味着使用机床。

机加工是许多金属产品制造的一部分，但它也可以用于其他材料，如木材、塑料、陶瓷和复合材料。专门从事机械加工的人称为机械师。

进行机械加工的房间、建筑物或公司称为机械车间。许多现代加工是通过计算机数控 (CNC) 进行的，其中计算机用于控制铣床、车床和其他切割机的运动和操作。这提高了效率，因为 CNC 机器无人操作，从而降低了机械车间的人工成本。

有哪些不同类型的加工？

三种主要的加工工艺分为车削、钻孔和铣削。其他属于杂项类别的操作包括成型、规划、钻孔、拉削和锯切。他们是：

• 车削—— 车削或车削涉及在机器上旋转工件，而单刃刀具保持静止。切削刀具平行于工件的旋转轴缓慢移动，边走边去除材料。
• 钻孔—— 钻孔通过旋转平行于工件旋转轴的圆柱形工具来产生圆孔。创建的孔的直径与所用工具的直径相同。
• 铣削 – 铣削是使用旋转刀具以垂直于刀具旋转轴的进给运动从工件上去除材料的过程。这是当今最常见的加工形式之一。
• 杂项操作 是严格来说可能不是加工操作的操作，因为它们可能不是切屑生产操作，但这些操作是在典型的机床上执行的。抛光是杂项操作的一个例子。抛光不会产生切屑，但可以在车床、铣床或钻床上进行。

机械加工是如何工作的？

需要机加工的未完成工件需要切掉一些材料才能制成成品。成品将是符合工程图纸或蓝图为该工件规定的规格的工件。

例如，工件可能需要具有特定的外径。车床是一种机床，可用于通过旋转金属工件来产生该直径，这样切削工具就可以将金属切掉，从而产生与所需直径和表面光洁度相匹配的光滑圆形表面。

钻头可用于去除圆柱形孔形状的金属。可用于各种类型金属去除的其他工具是铣床、锯和磨床。许多相同的技术用于木工。

最近，先进的加工技术包括精密 CNC 加工、电火花加工 (EDM)、电化学加工 (ECM)、激光切割或水射流切割以成型金属工件。

在现代产品开发中，加工通常使用 CNC 机床完成，它代表计算机数字控制。本质上，这台机器使用计算机软件获取 CAD 设计模型并绘制刀具路径，将设计转化为 3D 加工零件。 CNC 可以使用多种材料制造零件，具有不同类型的表面处理，其公差从固体材料创建到最接近 0.001 英寸。

与快速原型制作不同，零件是使用真实材料加工的，反映了成品设计的密度、光洁度和孔隙率。机加工零件可用于代表性测试，模型包括摩擦是一个因素的滑动部件，以及需要 0 环和垫圈表面的密封部件。

现在我们知道什么是机械加工以及它是如何完成的，我们知道机械加工是通过机械加工工具完成的，所以让我们了解不同的机械加工工具及其用途。

什么是加工工具？

机床是用于处理或加工金属或其他刚性材料的机器，通常通过切割、钻孔、磨削、剪切或其他形式的变形来实现。机床使用某种工具来进行切割或成型。

所有机床都有一些约束工件的方法，并提供机器部件的引导运动。因此，工件与刀具之间的相对运动（称为刀具路径）至少在一定程度上受到机床的控制或约束，而不是完全“随手”或“徒手”。

它是一种电动金属切割机，可帮助管理刀具与工件之间所需的相对运动，从而改变工件材料的尺寸和形状。

机床一词的精确定义因用户而异，如下所述。虽然所有机床都是“帮助人们制造东西的机器”，但并非所有工厂机器都是机床。

如今，机床通常不是由人类肌肉提供动力（例如，电动、液压或通过传动轴），用于以各种方式制造制造零件（组件），包括切割或某些其他类型的变形。凭借其固有的精度，机床能够经济地生产可互换零件。

不同类型的加工工具和技术

加工工具的种类

有许多类型的加工工具，它们可以单独使用，也可以在制造过程的各个步骤与其他工具结合使用，以实现预期的零件几何形状。加工工具的主要类别有：

• 无聊的工具： 这些通常用作修整设备，以扩大先前在材料上切割的孔。
• 切割工具： 锯和剪等设备是切割工具的典型示例。它们通常用于将具有预定尺寸的材料（例如金属板）切割成所需的形状。
• 钻孔工具： 此类别由双刃旋转装置组成，可形成平行于旋转轴的圆孔。
• 磨具： 这些仪器使用旋转轮来实现精细光洁度或在工件上进行轻微切割。
• 铣刀： 铣刀使用带有多个刀片的旋转切割表面来创建非圆形孔或从材料中切割出独特的设计。
• 车削工具： 这些工具在工件的轴上旋转工件，同时切削工具将其成形。车床是最常见的车削设备。

燃烧加工技术的类型

焊接和燃烧机床使用热量来塑造工件。最常见的焊接和燃烧加工技术类型包括：

• 激光切割： 激光机发出窄的高能光束，可有效地熔化、蒸发或燃烧材料。 CO2 和 Nd:YAG 激光器是加工中最常用的类型。激光切割工艺非常适合将钢材成型或将图案蚀刻成一块材料。其优势包括高质量的表面光洁度和极高的切割精度。
• 全氧燃料切割： 这种加工方法也称为气体切割，采用燃料气体和氧气的混合物来熔化和切割材料。乙炔、汽油、氢气和丙烷由于它们的高可燃性而经常用作气体介质。这种方法的优点包括便携性高、对主要电源的依赖程度低，以及能够切割厚实或坚硬的材料，例如坚固的钢材。
• 等离子切割： 等离子炬发射电弧以将惰性气体转化为等离子。这种等离子体达到极高的温度，并以高速施加到工件上以熔化掉不需要的材料。该工艺通常用于需要精确切割宽度和最短准备时间的导电金属。

侵蚀加工技术的类型

当燃烧工具加热熔化多余的原料时，腐蚀加工设备使用水或电来腐蚀工件上的材料。两种主要的腐蚀加工技术是：

• 水射流切割： 这个过程使用高压水流来切割材料。磨料粉末可以添加到水流中以促进侵蚀。水射流切割通常用于可能受到热影响区损坏或变形的材料。
• 电火花加工 (EDM)： 也称为火花加工，该工艺使用电弧放电来产生微小的凹坑，从而迅速导致完全切割。 EDM 用于需要在硬质材料中具有复杂几何形状且公差很小的应用。 EDM 要求基材具有导电性，这限制了其对铁合金的使用。

数控加工

计算机数控加工（CNC加工）是一种计算机辅助技术，可以与广泛的设备配合使用。它需要软件和编程，通常使用G代码语言，引导加工工具根据预设参数对工件进行成型。

与手动引导方法相反，CNC 加工是一个自动化过程。它的一些好处包括：

• 高生产周期： CNC 机器经过正确编码后，通常需要最少的维护或停机时间，从而提高生产速度。
• 制造成本低： 由于周转速度快且人工要求低，CNC 加工可以成为一种经济高效的工艺，尤其是对于大批量生产。
• 统一制作： CNC 加工通常非常精确，并且在其产品之间产生高度的设计一致性。

精密加工

任何需要非常小的切削公差（根据经验，在 0.013 毫米和 0.0005 毫米之间）或表面光洁度优于 32T 的加工过程都可以被视为一种精密加工形式。与CNC加工一样，精密加工可以应用于多种制造方法和工具。

刚度、阻尼和几何精度等因素会影响精密刀具切割的准确性。运动控制和机器以快速进给速率响应的能力在精密加工应用中也很重要。

加工有什么好处？

机加工有几个优点：

1.可靠性

尽管一周中的时间或日期，加工过程连续进行，没有任何故障。切屑和原材料转化为成品，作为优质工具投放市场。故障非常少，因为它们可能发生在需要维护或维修期间。机器工作可靠；不管是工作日、周末还是节假日。

2。需要更少的人力

由于技术的发展，制造业的机械加工实现了自动化。该过程主要由计算机或机器人控制，通常通过消除人工来降低生产成本。在受控材料添加过程中，该过程需要最少的监督和监督以用于维护目的。

3.高产量

该工艺带来了高生产率，因为它们通常在相对较短的时间内完成大量的工作，例如钻孔、更好的表面光洁度、铣削和旋压。

4.相同的产品

尽管生产率很高，但成品，如切削金属，都是同质的，几乎没有错误或没有错误。因此，产品由于质量提高而变得适销对路。

5.增加利润，减少工作量

您需要加工金属设备的另一个重要原因是帮助增加利润并减少工作量。有些人可能想知道，机械加工与增加利润有什么关系？事实是，机械加工使设备有点贵，但另一方面，它非常有益。

使用经过加工的金属，您不仅可以降低生产成本，还可以节省大量时间和精力。尽管有这个优势，但如果您想购买一台，请务必检查机器是否正确以及工作时是否无错误。

6.提高效率

加工是有助于提高金属效率的最佳方法之一。在加工金属时，它们总是配备内部质量保证检测器。这在提高金属生产速度和确保原材料的良好利用方面带来了很大的效率。

更重要的是，机械加工一直被认为是确保金属加工和零件制造高水平标准的一种非凡方式。为了提高效率，机加工被认为是降低支出成本的方法之一。

这是因为它能够降低消耗成本；因此，减少金钱浪费。简而言之，就是减少开支；因此，增加了执行加工过程的好处。

7.提高准确性

大多数经过机加工的金属都用于制造业。这包括需要手动车削和铣削工艺的地方。它们也可以用于医疗保健领域，但这里需要注意的一点，所有这些领域都涉及很多准确性。

在这一点上，由于其精度水平，它们变成了经过加工的金属。这清楚地证明了机械加工对于确保提高金属精度至关重要，这转化为完成任务的准确性。