11种常见的机械加工工艺全解析

车削一般在车床上做——把工件转起来，用刀具切。车床上还能装钻头、扩孔钻这些，顺带做钻孔、铰孔、攻丝或者滚花。原理很简单：工件转（主运动），车刀在平面里走直线或曲线（进给），能加工内外圆、端面、圆锥面，还有螺纹、成型面这些。车削要盯着两个参数：背吃刀量和进给量。背吃刀量就是已经加工的面和没加工的面之间的垂直距离——简单说就是一刀下去切多深。进给量是工件转一圈（或者刀具转一齿），车刀往前进多少。粗车的时候尽量切深点、走快点，省时间；精车就得慢下来，切浅点，不然表面糙或者尺寸不准。

车削是工件转，铣削正好反过来——刀具转着切。铣刀是多刃的，转起来做主运动，工件要么移动进给，要么刀具自己又转又走（比如工件固定的时候）。这种方法效率高，一般在铣床或镗床上用，能加工平面、沟槽，还有花键、齿轮、螺纹这些成型面，模具的特殊型面也常用铣削。铣削的特点是刀齿轮流切，每个齿切的时候厚度会变，每齿进给量就是铣刀转一个齿的工夫，工件往前动多少。

铣削管平面和成型面，钻削就是打基础孔的。一般在钻床、车床或者镗床、铣床上做，钻头转着（主运动）往里面钻（轴向进给）。钻出来的孔精度不高，大多用来粗加工或者给后面的精加工打基础。

钻削精度不够，要精加工就得用磨削。磨削是用砂轮这种高转速的磨具，靠磨粒切工件表面——属于精加工，切得少但精度高。能磨内外圆、圆锥面、平面，还有螺纹、花键、齿轮这些复杂成型面。因为磨粒硬，磨具还能自己“变锋利”（自锐性），所以不管是淬硬钢、合金钢，还是硬质合金、玻璃、陶瓷甚至大理石，都能磨。

磨削分四种：外圆、内圆、平面、无心。外圆磨削在了你远磨床上磨轴的外圆——工件慢转，同时前后往复动，每来回一次砂轮往工件方向挪一点，这叫纵向磨削法；要是砂轮比要磨的面长，工件不用前后动，直接让砂轮切进去，这是切入磨削法，效率更高。内圆磨削在了你远磨床、外圆磨床或者坐标磨床上做，磨圆柱孔、圆锥孔或者孔的端面，一般用纵向法，成型内表面用切入法。坐标磨床上磨内孔的话，工件固定，砂轮除了高速转，还绕着孔的中心做行星运动。平面磨削在平面磨床上磨平面、沟槽，分两种：用砂轮的外圆面磨叫周边磨削，用端面磨叫端面磨削。无心磨削不用——把工件放在砂轮和导轮之间，下面用托板拖着，导轮带工件转。要是导轮轴线和砂轮轴线成1-6度的斜角，工件会一边转一边自己往轴向走，这叫贯穿磨削，只能磨外圆。

磨削速度高，温度也高，但能磨出很高的精度和很光的表面。不过磨削时会飞很多细的磨削屑和金属屑，得注意安全。

磨削效率高但设备复杂，刨削就简单——适合单件小批量做平面。刨削是刨刀和工件来回直线动，主运动是变速往复，因为变速有惯性，切得慢，而且回程不切削，效率低，不适合大批量。能加工平面、垂直面、斜面，还有直槽、燕尾槽、T形槽、齿条、齿轮、花键这些母线是直线的成型面。特点就是通用，但慢、精度一般。

刨削做平面，镗削就是扩孔和精加工孔的。镗刀转着做主运动，要么镗刀进给，要么工件进给。在镗床、加工中心或者组合机床上做，主要加工箱体、支架、机座上的圆柱孔、螺纹孔、孔内沟槽或者端面，加特殊附件还能磨内外球面、锥孔。工件装在工作台或者夹具上，镗刀装在镗杆上（有的跟镗杆做一起），主轴带镗刀转。镗削从半粗到精都能做，镗刀分单刃、双刃、多刃，常用单刃的。

镗削靠转刀具，拉削是拉刀被拉着沿轴向切。用拉床和拉刀加工内外表面——拉刀受拉力轴向动，几个齿同时切，而且切削宽度大，切屑难排，得用低粘度油。拉削分内、外两种：内拉削加工通孔或者孔内通槽，比如圆孔、方孔、花键孔、内齿轮，前提是得有个预加工孔让拉刀插进去，孔直径一般8-125毫米，深度不能超过孔径5倍；外拉削加工非封闭表面，比如平面、成型面、沟槽、榫槽、叶片榫头、外齿轮，适合大量生产大平面或者复合型面，比如汽缸体、轴承座、连杆。

拉削优点是效率高、精度高、范围广、操作简单，缺点是刀具复杂、贵。拉削的切削方式有成形式、渐成式、轮切式、综合轮切式：成形式精度高、表面光，但效率低、拉刀长，适合中小圆孔和高精度成型面；渐成式适合粗拉复杂表面，比如方孔、花键孔，拉刀好做但表面差；轮切式效率高、拉刀短，但表面差，适合大尺寸、多余量、低精度圆孔；综合轮切式是粗拉用轮切，精拉用成形，兼顾两者，常用在圆孔拉削。

拉削做成型，锯切就是备料时分割材料的。用带锯齿的刀（锯条、圆锯片、锯带）或者薄片砂轮切出狭槽或者分割工件。按刀具分弓锯、圆锯、带锯、砂轮锯：弓锯是锯条张在弓架上往复切，动力弓锯床或者手工，回程不切，效率低；圆锯是圆锯片转着连续切，效率高；带锯是环形锯带张在两个轮子上连续切，宽带锯效率高、切口窄，要取代弓锯；窄带锯能切扁平工件的外曲线或者成形通孔；砂轮锯用高速薄片砂轮切，适合难加工金属。

除了窄带锯，其他锯切精度都不高，主要在备料车间切棒料、管料这些型材。现在锯切设备常用硬质合金圆锯片，耐磨；用气泵夹紧型材和进给，电机要么跟锯片同轴要么增速，高速切出来的面光滑，质量好。

前面说的是切削加工，接下来讲铸造——先从压力铸造（压铸）开始。压铸是把熔融金属用高压高速压进模具型腔，然后在压力下凝固成型。特点就是高压高速，精度高、产品好（强度、硬度、表面光）、效率高，适合大批量生产，经济实惠。压铸的三大要素是压铸机、压铸合金、压铸模具，工艺就是把这三个结合起来用。缺点也有：金属液冲得太快，流态不稳，铸件容易有气孔，不能热处理；内凹复杂的铸件不好做，高熔点合金（比如铜、黑色金属）的压铸模寿命短；不适合小批量，因为模具贵，压铸机效率高，小批量不划算。

压铸适合大批量，重力铸造是靠重力灌金属液。重力铸造就是金属液在地球引力下注入铸型，也叫重力浇铸。广义的包括砂型、金属型、熔模、消失模、泥模浇铸；窄义的主要指金属型浇铸。

铸造是液态成型，冲压是板材靠压力变形。用压力机和模具给板材、带材、管材、型材加外力，让它们塑性变形或者分开，得到想要的形状尺寸（冲压件）。坯料主要是热轧、冷轧钢板钢带。冲压的三要素是材料、模具、压力机。按温度分热冲压和冷冲压：热冲压适合变形抗力高、塑性差的板料；冷冲压在室温做，是薄板常用的方法。

冲压件比铸件、锻件薄、匀、轻、强，能做出带加强筋、肋、起伏、翻边的零件，提高刚性。用精密模具的话，精度能到微米级，重复精度高，规格一致，还能冲孔窝、凸台。冷冲压件一般不用再切削，或者只需要少量；热冲压件精度和表面比冷的差，但比铸件、锻件好，切削量少。

冲压的优点：效率高，操作方便，容易机械化自动化——普通压力机每分钟几十次，高速的几百甚至上千次，每次行程出一个件；模具保证尺寸形状，不破坏表面，模具寿命长，所以质量稳定，互换性好，“一模一样”；能加工尺寸范围大、形状复杂的零件，从小钟表秒表到大汽车纵梁、覆盖件，而且冷变形硬化让强度刚度更高；没有切屑，材料消耗少，不用加热，省料节能，成本低。

问题也有：模具是专用的，复杂零件要几套模具，模具精度高、技术要求高，是技术密集型；只有批量大才划算，不然模具成本摊不下来；传统设备和手工操作会有噪音、振动，还有安全事故，但这些会随着科技进步（比如计算机、机电一体化）解决；高强度板料冷冲压容易裂，满足不了要求。冲压按工艺分分离（冲裁）和成形两类：分离工序是把冲压件从板料上切下来，保证断面质量；成形工序是让板料不破坏地变形，做成想要的形状。实际生产中经常综合用，主要工艺有冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正。

最后说注塑——工业产品造型常用的方法。分橡胶注塑和塑料注塑，还有注塑成型模压法、压铸法。注射成型机（注塑机）是把热塑性或热固性塑料用模具做成各种塑料制品的主要设备，靠注塑机和模具实现。

橡胶注塑是把胶料直接从机筒注入模具硫化——虽然是间歇操作，但成型周期短、效率高，不用准备胚料，劳动强度小，产品质量好。塑料注塑是把熔融塑料用压力注进模具，冷却成型得塑料件，有专门的注塑机，*常用的塑料是聚苯乙烯。出来的形状往往就是成品，不用再加工，凸起、肋、螺纹这些细部都能一次做出来。

注塑机有两个基本部件：注射装置（熔融塑料并送进模具）和合模装置（让模具在注射压力下闭合，取出制品）。注射装置有两种：螺杆式预塑化器（双级，第一级预塑化螺杆熔融，第二级注料杆注入）和往复式螺杆。螺杆式预塑化器的优点是熔融物质量稳定，高压高速，注射量控制准（靠活塞冲程的机械止推），适合透明、薄壁制品和高生产速率；缺点是停留时间不均（容易降解），设备和维修贵。*常用的是往复式螺杆，不用柱塞就能熔融和注射。

注塑的基础是温度、压力、速度。常见缺陷有缩孔、缩水、不饱模、毛边、熔接痕、银丝、喷痕、烧焦、翘曲变形、开裂、尺寸超差等。