锯切、车削、铣削和磨削加工工艺完整指南
1.0什么是金属切削？为什么它在制造业中如此重要？
金属切削是一种加工工艺，主要通过塑性变形和剪切去除工件材料，形成细小的切屑。这是机械加工的核心操作，用于将零件加工成精确的尺寸。
配钥匙方法
常见的切割工艺包括：
锯切 整形/刨削 拉削 钻孔 研磨 转弯 铣削尽管工具和机器有所不同，但所有这些过程都依赖于相同的基本机制：施加切削力，引起塑性剪切以去除材料，这种机制通常使用正交切削理论来简化。
然而，铣削或磨削等实际加工过程涉及斜切削，其力学原理更为复杂。虽然正交切削理论提供了一些基本见解，但铣削和磨削等实际加工过程涉及斜切削和更为复杂的力学原理。
2.0如何在金属切割中使用锯切：锯片类型说明
金属加工中的锯切是什么？
锯切 是一种基本的机械加工工艺，用于将大块原材料切割成更小的可加工部件。这种操作通常使用 带锯机 或融入 数控锯切系统 用于大批量生产。这通常是金属零件制造的第一步，在精密加工之前进行粗切。
金属切割中使用的锯的类型
钢锯 使用 直的 刀刃 在一个 往复运动. 通常手动操作或借助简单的动力辅助操作。 非常适合切割小部分或供车间使用。 带锯 特点 环形刀片 移动 连续朝一个方向. 适合 连续、精确的切割 各种材料。 圆锯 配备 旋转圆盘形刀片. 优惠 快速、干净的切割，常用于大批量或便携式作业。根据材料选择合适的锯片
波形齿 最适合 薄板金属 刀片齿呈波浪形，可减少热量并改善切屑排出。 左右牙齿（排列牙齿） 用于 柔软的 材料 如铝或塑料。 牙齿交替改变方向以扩大切口并减少束缚。 耙齿 通常用于硬质材料，例如合金钢、碳钢或铸铁。 齿按图案分组，以实现更平滑的切割和切屑控制。典型的锯切应用
锯切通常用于：
将库存材料粗切至所需长度 准备用于车削、铣削或钻孔的毛坯 去除铸造或锻造部件上多余的材料
典型的锯切动作 3.0机械加工中的整形是什么？整形机如何打造平整表面
机械加工中的成形是什么？它如何创建平面
成型 是一种使用 单点切削刀具，通常在 机械或液压成型机，或者有时 万能成型车床 用于工具室工作。它主要用于创建 平坦或平面，尤其是在 矩形块 金属。
这些平面通常作为进一步加工操作的基础几何形状，例如 铣削 或者 钻孔.
塑形机的工作原理
这 切削刀具 安装在滑架上，沿着来回移动 直线水平路径. 只有 向前 中风 执行切割；回程空闲。 这 工件保持静止，通常夹在机床工作台上。 每次冲程后，工作台可能会稍微进给工件以进行下一次冲程。
整形机及整形操作 金属加工中的成形应用
在钢、铸铁或铝块上生产平面。 准备工件以进行进一步加工（例如铣削或磨削）。 使用特殊工具创建键槽、凹槽或内部槽。 适合 中小批量生产 和 修复工作.塑形的优势
简单的机器设计和操作。 对于小批量作业或工具室工作来说具有成本效益。 通过适当的设置可以产生精确的平面。4.0拉削在制造业中是什么？拉削如何加工复杂的内部形状
拉削 是一种高精度、高效率的加工工艺，主要用于 大规模生产 零件 复杂的内部几何形状， 尤其 非圆形孔、花键或键槽。
拉削的工作原理
一个 拉刀 由一根长条和一系列 切牙 沿其长度逐渐排列。 由于拉刀 拉或推 通过工件，每个齿 去除小碎片 的材料。 这 初始牙齿 进行粗切，去除大部分材料。 这 最后一颗牙齿 提供 精加工，定义具有高精度和表面质量的精确最终几何形状。 这 最后一颗牙齿的形状 与零件所需的最终内部形状相匹配。
拉削图表 拉削的应用
加工 键槽, 内部花键, 非圆形孔， 和 插槽 常见于以下行业 汽车, 航天， 和 工具 适合 大批量生产 需要严格公差的情况拉削的优点
生产 复杂的内部形状 在一个 单程 优惠 优异的表面光洁度 和 尺寸精度 高的 重复性 和 周期效率 用于大规模生产5.0机械加工中的钻孔、铰孔、镗孔和攻丝是什么？
钻孔、铰孔、镗孔和攻丝工艺概述
这四种加工方法用于加工不同类型的孔。它们通常使用 钻床, 径向钻机， 或者 CNC加工中心， 根据精度要求，钻孔可形成各种类型的圆孔；铰孔用于提高钻孔的尺寸公差；镗孔使用像车床一样操作的专用机器来切割高精度孔；攻丝在钻孔中形成螺纹。
钻孔工作原理：麻花钻的几何形状和切削工艺
常见的麻花钻工具（称为钻头）的几何形状很复杂。它的底部有直齿——这些齿负责大部分的金属切削——圆柱形表面则有弯曲的齿。螺旋齿形成的凹槽称为排屑槽，用于在加工孔时将切屑排出。
钻头尖端的速度为零，因此刀具的这个区域不会进行显著的切削。因此，通常在钻孔前加工一个小孔，称为中心孔。中心孔由称为中心钻的特殊工具制成，这种工具也有助于将钻头与孔的中心对齐。
关于钻井工具和操作的关键事实
常见钻头材料：硬化钢（高速钢、氮化钛涂层钢）；对于较硬的材料，使用带有硬质合金或 CBN 刀片的钻头。 点角选择：用于切削较软材料的钻头的尖角较小，而用于切削硬脆材料的钻头的尖角较大。 深孔枪钻：当孔的长径比较大时，需要特殊的导向支撑和长钻头。枪钻用于加工直径为几毫米或更大、长径比高达300的孔，例如枪管。 小孔的限制：钻孔不适用于小于 0.5 毫米的孔，因为工具可能会断裂或卡住。 孔尺寸精度：由于振动、错位和其他因素，钻孔通常比钻头的测量直径略大。 铰孔以实现严格的公差：为了获得精确的孔径，可以先钻一个略小的孔，然后再铰孔。铰孔去除的材料很少，但尺寸精度很高。 用于大孔和深孔的铲钻：用于加工大直径或深孔。 沉头钻和锪孔钻：这些具有多种直径，可为螺钉或螺栓制作倒角孔或阶梯孔；较大的直径可容纳螺钉或螺栓头。 攻丝内螺纹：使用攻丝工具在钻孔中切出内螺纹。铰孔工艺：提高尺寸公差
铰孔用于钻孔后加工，以提高尺寸公差和表面光洁度。铰孔材料去除率低，切削深度小，但精度高。
镗孔工艺：切割高精度孔
镗孔加工使用类似车床的特殊机床来扩大和精加工孔，使其达到高精度。它适用于要求严格公差和光滑表面的应用。
攻丝工艺：加工内螺纹
攻丝是在钻孔中形成内螺纹。攻丝刀具用于加工内螺纹，而圆柱形零件上的外螺纹则使用攻丝板牙加工。
麻花钻的几何形状——尖端有直切削齿，还有用于排屑的螺旋槽 6.0什么是磨削和其他磨料加工工艺？
磨削和磨料加工概述
磨料加工使用由微小坚硬的晶体材料颗粒制成的刀具。磨料颗粒形状不规则，边缘锋利，会在随机接触点去除极少量的材料。使用大量磨料颗粒可以使切削效果在整个表面保持平均，即使是坚硬或易碎的工件也能获得出色的表面光洁度和尺寸控制。
磨削也广泛用于加工脆性材料，使用各种 磨床， 例如 平面磨床, 外圆磨床， 或者 CNC磨床由于存在随机断裂和开裂现象，因此无法通过常规切割方法轻易加工。
磨削和磨料加工的主要应用
1. 提高其他工艺制造的零件的表面光洁度 示例（a）：首先通过铣削加工钢制注塑模具；通过使用成形磨具进行手动磨削或通过电磨，可以改善其表面光洁度，从而实现更好的塑料流动。 示例（b）：汽车发动机气缸的内表面在车床上车削，然后研磨，接着珩磨和研磨，以达到镜面般的效果。 示例（c）：砂纸用于打磨粗糙的木质表面。 2. 提高零件尺寸公差 示例（a）：将滚珠轴承锻造成初始圆形，然后在特制的磨模中研磨，以达到极其精确的直径（≤15 μm）。 示例（b）：刀具由锻钢制成，经过硬化处理，最后研磨以获得锋利的切削刃。 3. 切割硬脆材料示例（a）：半导体IC芯片由硅制成。用金刚石砂轮将一根长的硅晶棒（直径8厘米、15厘米或30厘米，长度可达200厘米）切成薄片。
4. 去除切割过程中不需要的材料示例（a）: 钻铣 通常会在表面边缘留下细小锋利的碎屑，称为毛刺。锥形砂轮可用于去除毛刺。
常见磨料
氧化铝和碳化硅：一般用途的普通磨料。 超级磨料（CBN 和金刚石粉）：用于较硬的材料和高精度应用。 关键属性：硬度高，易碎性高。易碎性是指磨料颗粒的脆性，在使用过程中容易断裂并形成新的锋利边缘。磨具及粘结材料
磨具由树脂、硬化橡胶、金属或陶瓷等材料粘合而成，内含磨粒。粘合材料必须比磨粒软，以便磨损的磨粒能够脱离，并不断露出新的切削刃。
晶粒尺寸和表面光洁度:
粗晶粒（小晶粒尺寸编号，例如 10）可提供较高的材料去除率。
细晶粒（晶粒尺寸较大，例如 100）可产生更好的表面光洁度。
这种粒度分类在砂纸等级中很明显。
磨床类型和操作
平面磨床：加工平面。工件固定在平面上（钢制零件通常采用磁力吸盘），沿 X 轴往复运动，同时砂轮沿 Z 轴下降。 无心磨床：用于对尺寸控制有严格要求的圆柱形零件。导轮和砂轮的轴线错开，使零件沿轴向移动，从而控制磨削时间。 外圆磨床：用于加工形状复杂的车削件（例如阶梯轴）。特殊形状的砂轮与工件轮廓相匹配。机械加工中的珩磨是什么？如何提高圆柱形零件的圆柱度？
珩磨可改善圆柱形表面的形状公差，尤其是圆柱度。珩磨工具由一根金属棒和排列成环形的磨石组成，磨石在旋转和轴向移动的同时沿表面进行研磨。珩磨后的表面会呈现出特征性的螺旋状交叉划痕。
超精细表面精加工的研磨工艺
研磨是一种使用浸渍有极细磨料颗粒的金属、皮革或布料工具进行精加工的工艺。在硅晶片制备过程中，一个扁平的金属盘在工件上方略微旋转，盘内装有含有细磨料颗粒的研磨液。研磨液的运动可产生超精细的表面处理效果，尺寸公差可达≥0.5 μm，表面粗糙度可达0.1 μm。
7.0机械加工中的车削是什么？了解车床操作和工件夹持方法
车削工艺概述
车削是一种加工工艺，工件在车床上固定的切削刀具作用下旋转，切削材料并形成旋转形状。工件旋转的同时，切削刀具向工件进给。通常情况下，原材料为圆柱形，加工零件为旋转对称件，这意味着所有车床切削表面均为旋转表面。
车床的常见使用方法有两种：
尾座钻孔：安装在尾座上的钻头将刀具送入旋转部件的端面进行钻孔。圆柱形零件夹在卡盘中，高速旋转，尾座轮将刀具送入零件。 使用单点切削刀具进行车削：刀架上安装的单点刀具用于切削旋转部件。刀架通过刀架轮沿滑块移动，而横向滑块轮则使刀具靠近或远离旋转轴，从而控制切削深度和进给速度。
车削操作和手动车床零件 - （a）基本车削过程，（b）带有标记组件的手动车床。 典型的车床切削操作
车削可以通过切割不同的表面产生各种旋转形状：
外圆柱面：车削、锥度切削、槽切削、切断、螺纹切削、滚花 平面端面：端面加工、端面槽切割、钻孔 内圆柱面：镗孔、内槽切削（通过自由平面进行）只有钻孔操作需要通过沿滑块移动尾座来进给刀具。在其他操作中，棒料被固定在主轴夹具中，另一面自由。对于长棒料，尾座可以使用死点提供额外支撑。
典型的车床操作——轮廓切割、凹槽切割、切断和螺纹切割。 车床加工顺序规划
当对一个工件进行多项操作时，必须精心规划操作顺序，以尽量减少重复装夹。例如，如果两个平面端面都需要端面加工，则至少需要使用卡盘进行两次装夹。
车床的常见工件夹持方法
库存通常使用以下方式之一保持在主轴侧：
夹头：常见于自动送料车床。长棒料被逐步加工并切断；夹头松开后，重新夹紧棒料，以便加工下一个工件。 三爪卡盘：三个夹爪同时移动，使棒料轴线与主轴保持对齐。可实现以下三种位置： 夹紧外圆柱面（标准方法）。 从内部用向外的力夹住内部圆柱形表面（例如管子）。 通过反转钳口来夹紧不同的台阶高度，从而握住更大的杆。 四爪卡盘：允许加工轴线偏移但与零件轴线平行的旋转零件，因为相对的钳口对独立移动。 死点和活点支持：可将长部件固定在主轴的活动中心和尾座的死点之间，以确保稳定性。
车床的不同工件夹持方法 一种夹头式工件夹具，常用于自动送料车床：工件为长棒。加工完每个短部分后，将其切断。松开夹头，将足够的棒料推出以加工下一个零件，然后拉回夹头以夹紧棒料。加工下一个零件，依此类推。
8.0机械加工中的铣削是什么？铣削类型、切削动力学和刀具路径基础知识
铣削工艺概述
铣削是最通用的加工工艺之一，能够加工出各种形状的零件。制造业中使用的模具和冲模很大一部分都是通过铣削加工而成的。
最常见的铣削操作是：
板坯铣削 面铣 端铣这些操作主要通过所使用的不同切削工具来区分。
常见的铣削操作 - （a）在卧式铣床上进行板坯铣削，（b）在立式铣床上进行面铣削。 端铣操作和刀具类型
端铣使用专门的工具来产生复杂的几何形状，包括曲面和槽。
平端铣刀：用于切割平面或略微弯曲的表面。 球头铣刀：提供光滑的表面处理，常用于模具。 成型立铣刀（T型槽铣刀）：专为切割 T 型槽和其他特殊轮廓而设计。铣削的工作原理：刀具路径和刀具运动
大多数铣刀具有多个刀齿（2 到 20 个左右），每个刀齿围绕圆柱形刀体形成螺旋线。切削刃的方向决定了刀具的旋转方向和主轴的运动。
工件和刀具运动：工件夹在机床工作台上，工作台沿 X、Y 和 Z 轴移动（通常同时移动），以创建编程的“刀具路径”。虽然零件移动时刀具在空间中保持固定，但这种运动通常称为刀具运动。
刀具路径编程点 - （a）常见的立铣刀：平端、球端、圆角，（b）显示编程点的横截面视图。 顺铣与逆铣：切削动力学
刀具和工件之间的相互作用根据相对运动而变化：
逆铣 齿啮合时，切屑厚度最初为零，然后切屑厚度逐渐增加，在脱离啮合时达到最大值。 适用于切割具有坚硬表面氧化物（氧化皮）的锻造或铸造零件，减少初始切削力。 然而，在切削开始之前，初始滑动会引起高摩擦、刀具后刀面磨损以及由于塑性变形而导致的应变硬化。 顺铣 刀齿以最大切屑厚度与工件啮合，并在切出时逐渐减小切削力。 与逆铣相比，可产生更好的表面光洁度和更长的刀具寿命。 尽管优化的刀具路径可能会混合上铣和下铣，但它是大多数现代铣削操作的首选。
铣削中的切削动力学——顺铣和逆铣中的切屑形成和力分布比较。 9.0铣削操作的工件夹持：夹具、夹具和设置
铣削加工中常见的工件夹持方法
在铣削操作过程中，通常使用几种类型的夹具来牢固地固定零件：
钳住：一般铣削应用中最常见的夹具。 直接夹紧在机床工作台上：可以使用沿工作台长度的 T 型槽将零件直接夹紧到机器工作台上，以定位和固定夹具。 索引虎钳：允许快速旋转零件，使不同的表面暴露于铣削工具，从而提高加工多个面时的效率。了解铣削操作中的设置
如果铣刀需要接触零件的不同表面或面，则可能需要松开并重新装夹零件。每个固定位置称为 设置.
每个设置有多个工具：在一次设置中，可以使用多种切削刀具来加工不同的特征。 零件位置和机器坐标：每当设置或工具发生变化时，机械师必须定位零件，确定零件相对于工具的坐标。 机床工作台反馈：铣床工作台提供沿 X、Y 和 Z 轴的相对运动反馈。正确定位零件可确保工作台精确移动，这对于实现精确的特征尺寸至关重要。10.0常见问题 (FAQ)
1.什么是金属切削？为什么它在制造业中很重要？
金属切削 切削是利用切削力去除工件材料的过程，切削力会导致塑性变形和剪切。切削在制造过程中至关重要，有助于加工出尺寸精确、表面光洁度高的零件。
2.金属切削工艺主要有哪些类型？
主要方法包括：
锯切 整形/刨削 拉削 钻孔 研磨 转弯 铣削3. 锯切在金属切割中是如何工作的？
锯切用于将原材料粗略地切割成更小、更易于处理的尺寸。这通常是进行更精密加工之前的第一步。
锯的种类： 钢锯：手动或电动直往复式刀片。 带锯：连续环形刀片，适合稳定切割。 圆锯：快速旋转的圆盘形刀片，可实现干净的切割。 刀片类型： 波齿：适用于薄金属板。 左右牙齿：适用于铝或塑料等软材料。 耙齿：适用于碳或合金钢等硬质材料。4.机械加工中的成型是什么？
整形加工使用单点切削刀具往复运动来创建平面。这种方法非常适合在矩形块上加工出平面。
5. 什么是拉削？何时使用拉削？
拉削是一种高精度加工方法，用于加工键槽、花键或非圆形孔等复杂的内部形状。它非常适合要求严格公差的批量生产。
6. 钻孔、铰孔、镗孔、攻丝有什么区别？
过程 目的 钻孔 创建初始圆孔。 铰孔 提高孔径精度。 无聊的 将孔扩大至高精度。 窃听 在钻孔中切割内螺纹。7. 钻井作业使用什么工具？
麻花钻：最常见，带有用于排屑的凹槽。 中心钻：开始打孔并确保对齐。 枪钻：适用于深孔、高纵横比孔。 铲钻：适用于大直径或深孔。 埋头孔/沉头孔：适用于阶梯孔或倒角孔。 水龙头：用于内螺纹。8. 什么是研磨？何时使用研磨？
磨削是一种磨料加工工艺，用于：
实现高表面光洁度 提高尺寸精度 切割硬/脆材料 去除毛刺和表面缺陷它使用带有粘合磨料颗粒（如氧化铝或金刚石）的工具。
参考
https://www.uniquespm.com/broaching-machines.html
https://lnf-wiki.eecs.umich.edu/wiki/Lapping
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/lapping-plate
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