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机加工是通过机械设备对金属或非金属工件进行切削、成形、改性等加工,使其获得预定形状、尺寸精度和表面质量的工艺总称,核心是改变工件的几何形态与性能,以满足各类工业产品的零部件需求。
其主要工作内容可分为以下几类:
一、切削加工:去除多余材料,获得正确尺寸
这是机加工最核心的范畴,通过刀具与工件的相对运动,削除工件毛坯的多余部分,实现高精度成型。
1.车削加工
工件绕主轴旋转,刀具做直线或曲线进给,主要加工轴类、盘类、套类零件,如电机轴、法兰盘、螺栓头部等,可完成外圆、内孔、螺纹、倒角等工序。
2.铣削加工
刀具旋转,工件做直线或圆周进给,适用于加工平面、沟槽、型腔、复杂曲面,如机床床身导轨、齿轮箱体、模具型腔等,立式铣床、卧式铣床、龙门铣床是常用设备。
3.钻削与镗削加工
钻削:用钻头在工件上加工圆孔,如螺栓孔、定位孔,可配合钻床、铣床完成;
镗削:用镗刀对已有孔进行扩孔、精镗,提升孔的尺寸精度与同轴度,常用于发动机缸体、机床主轴孔等高精度孔加工。
4.磨削加工
用砂轮等磨具对工件进行微量切削,实现较高的尺寸精度(可达 μm 级)和表面光洁度,如精密轴承内外圈、刀具刃口、液压阀阀芯等,常见设备有平面磨床、外圆磨床、无心磨床。
5.刨削与插削加工
刨削:刀具或工件做往复直线运动,加工平面、沟槽,如机床工作台面、燕尾槽;
插削:类似立式刨削,主要加工内孔键槽、异形内腔,如齿轮内花键。
6.数控加工(CNC)
通过计算机程序控制设备完成复杂切削,包括数控车、数控铣、加工中心(带刀库的复合数控设备),可加工多曲面、多工位的复杂零件,如汽车变速箱壳体、航空发动机叶片毛坯,兼具高精度。
二、成形加工:通过塑性变形改变形状,无材料去除
利用工件材料的塑性,在压力作用下使其发生变形,获得预定形状,无需切削多余材料。
1.冲压加工
用冲床和模具对薄板进行冲裁、弯曲、拉伸、成型,如汽车车身覆盖件、家电外壳、金属垫片、螺丝垫圈等。
2.锻造加工
对金属毛坯施加冲击力或压力,使其发生塑性变形,如曲轴、连杆、齿轮毛坯,可提升工件内部组织密度与力学性能。
3.挤压加工
将毛坯放入模具,通过压力使其从模具型腔挤出,形成型材或管材,如铝合金门窗型材、铜排、无缝钢管等。
4.折弯加工
用折弯机对金属板材进行角度折弯,如配电箱外壳、货架支架、钣金件等。
三、特种加工:针对难加工材料或复杂结构的非常规工艺
对于硬度较高(如陶瓷、硬质合金)、形状极复杂(如微小孔、异形型腔)的工件,采用非传统切削方式完成加工。
1.电火花加工(EDM)
利用电极与工件间的电火花放电腐蚀工件,可加工模具型腔、异形孔、硬质合金刀具,不受材料硬度限制。
2.线切割加工(WEDM)
用钼丝等电极丝做放电切割,加工复杂轮廓的薄板或模具零件,如冲模刃口、精密夹具。
3.激光加工
用激光束实现切割、打孔、焊接、打标,可加工金属、非金属材料,如不锈钢薄板切割、电路板微孔加工、零件表面打码。
4.超声加工
利用超声振动的工具头带动磨料冲击工件,适用于玻璃、陶瓷、半导体等脆性材料的打孔与成型。
四、辅助与后处理工序:保障精度与性能
1.热处理
对加工后的工件进行淬火、回火、退火、渗碳等处理,改变其内部金相组织,提升硬度、耐磨性、韧性等性能,如机床主轴淬火、齿轮渗碳。
2.表面处理
包括电镀(镀锌、镀铬)、喷涂、氧化、抛光等,增强工件的防腐蚀能力与表面美观度,如汽车零部件镀锌、铝合金阳极氧化。
3.检测与校准
通过卡尺、千分尺、百分表、三坐标测量仪等工具,检验工件的尺寸精度、形位公差,确保符合设计要求。