机械加工技术论坛
(机械设计精密加工蒋高峰)2010.10.12
本人自2000年开始一直从事机械制造行业.总共走来已有10个多年头,其间从事过汽车维修,机械加工,机械设计,现场管理.南下闯过顺德,走过东莞,现扎根于深圳.工作过五家企业,有外资企业,内资企业,中外合资企业.制造过自行车设备,避震设备,马达设备,电子设备,非标自动化设备,工装治具.五金模具.来深10年多,具有一定的人脉关系圈.对机械加工领域颇有自已的见解,在多方友人的强列要求下,本着服务于社会,造福于后人之宗旨来把我这些年来对机械加工的一些认识和看法与大家共同分亨.其中我会讲到很多的实例.这些都是多年来我通过各种实战所积累的经验.希望对热爱机械加工的朋友有所帮助.
一：有关机械加工精度的问题
1：机加精度是指零件加工完后的实际几何参数（尺寸，形状，位置）与理想几何参数的符合程度。它们之间的偏差就是加工误差。加工精度包括三个方面，尺寸精度，形状精度，位置精度。
2：影响机械加工精度的因素有那些呢？
工艺系统的原始误差：工艺系统的几何误差如加工原理误差，机床几何精度，刀具和治具的制造误差，工件的安装误差等。工艺系统的受力变形，热变形，内应力引起的误差都会影响到零件加工时的精度。加工原理误差如生产的近似加工，成形加工等，加工原理误差只要限制在许可的公差之内，往往能够大幅的提高生产率。机床几何精度的误差如主轴回转时的径向和轴向跳动误差。机床导轨在水平垂直方向上的直线度的误差，导轨与导轨间的平行度的误差。机床传动链的误差。刀具误差测量的误差，工艺系统的热变形误差。工件，刀具的热变形，切削热，磨擦热，附带热等，所以很多精密机床都是安放在怛温车间,(慢走丝机床,CNC机床等等).工件内应力引起的变形其中切削加工中的残余应力使工件产生朔性变形。因此为减小原始误差造成的加工精度，我们通常会想到机床进行自车，自铣，自磨，自割来尽量挽回原始误差造成的加工误差。如用旧的铣床加工外形为200*20*400的铝合金产品各面的平行度,垂直度,平面度,在0.03之内,又如用精度不高的车床加工细长轴,又如用旧的线切割机床加工内外圆同轴度在0.02之内的套类零件等等.当我们认为机械加工精度在无可驾驭的时候我们就要想到采取能够采取自车,自铣,自磨,自割这些方法来解除.
3:保证表面相互位置精度的方法有哪些呢?
例如:套类零件内外表面的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度要求一般都较高，一般可用以下方法来满足： ① 在 1 次安装中完成内外表面及端面的全部加工，这样可消除工件的安装误差并获得很高的相互位置精度。但由于工序比较集中，对尺寸较大的套筒安装不便，故多用于尺寸较小的轴套车削加工。 ② 主要表面的加工分在几次安装中进行 ( 先加工孔 ) ，先加工孔至零件图尺寸，然后以孔为精基准加工外圆。由于使用的夹具 ( 通常为心轴 ) 结构简单，而且制造和安装误差较小，因此可保证较高的相互位置精度，在套筒类零件加工中应用较多。 ③ 主要表面的加工分在几次安装中进行 ( 先加工外圆 ) 先加工外圆至零件图尺寸，然后以外圆为精基准完成内孔的全部加工。该方法工件装夹迅速可靠，但一般卡盘安装误差较大，使得加工后工件的相互位置精度较低。如果欲使同轴度误差较小，则须采用定心精度较高的夹具，如弹性膜片卡盘，液性塑料夹头、经过修磨的三爪自定心卡盘和软爪等。
2:防止套类零件变形的工艺措施有哪些呢?
套类零件的结构特点是孔的壁厚较薄，薄壁套类零件在加工过程中，常因夹紧力．切削力和热变形的影响而引起变形。为防止变形常采取—些工艺措施：
 1) 将粗、精加工分开进行 为减少切削力和切削热的影响，使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。
2) 减少夹紧力的影响 在工艺上采取以下措施减少夹紧力的影响： ① 采用径向夹紧时，夹紧力不应集中在工件的某一径向截面上，而应使其分布在较大的面积上，以减小工件单位面积上所承受的夹紧力。如可将工件安装在一个适当厚度的开口圆环中，在连同此环一起夹紧。也可采用增大接触面积的特殊卡爪。以孔定位时，宜采用张开式心轴装夹。 ② 夹紧力的位置宜选在零件刚性较强的部位，以改善在夹紧力作用下薄壁零件的变形。 ③ 改变夹紧力的方向，将径向夹紧改为轴向夹紧。 ④ 在工件上制出加强刚性的工艺凸台或工艺螺纹以减少夹紧变形，加工时用特殊结构的卡爪夹紧，加工终了时将凸边切去。
3）减小切削力对变形的影响 ① 增大刀具主偏角和主前角，使加工时刀刃锋利，减少径向切削力。 ② 将粗、精加工分开，使粗加工产生的变形能在精加工中得到纠正，并采取较小的切削用量。 ③ 内外圆表面同时加工，使切削力抵销。
 4) 热处理放在粗加工和精加工之间 这样安排可减少热处理变形的影响。套类零件热处理后一般会产生较大变形，在精加工时可得到纠正，但要注意适当加大精加工的余量。
二:有关机械加工工艺的问题
结构分析
小型论坛模板在机械制造中，通常按零件结构和工艺过程的相似性，将各类零件大致分为轴类零件、套类零件、箱体类零件、齿轮类零件和叉架类零件等。
技术要求分析
(1）加工表面的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面质量；
(3）工件的热处理要求,表面处理要求和其它要求，如动平衡、静平衡、去磁等
零件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度的要求，对确定机械加工工艺方案和生产成本影响很大。因此，必须认真审查，以避免过度精密加工使加工工艺复杂化和增加不必要的费用。
三:有关机械加工选材的问题
毛坯的选用:
毛坯的确定，不仅影响毛坯制造的经济性，而且影响机械加工的经济性。所以在确定毛坯时，既要考虑热加工方面的因素，又要考虑经济方面的因素,也要兼顾冷加工方面的要求，以便从确定毛坯这一环节中，降低零件的制造成本
(1)铸件
形状复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造。目前铸件大多用砂型铸造，它又分为木模手工造型和金属模机器造型。木模手工造型铸件精度低，加工表面余量大，生产率低，适用于单件小批生产或大型零件的铸造。金属模机器造型生产率高，铸件精度高，但设备费用高，铸件的重量也受到限制，适用于大批量生产的中小铸件。其次，少量质量要求较高的小型铸件可采用特种铸造（如压力铸造、离心制造和熔模铸造等）。
(2)锻件
机械强度要求高的钢制件，一般要用锻件毛坯。锻件有自由锻造锻件和模锻件两种。自由锻造锻件可用手工锻打（小型毛坯） 、 机械锤锻（中型毛坯）或压力机压锻（大型毛坯）等方法获得。这种锻件的精度低，生产率不高，加工余量较大，而且零件的结构必须简单；适用于单件和小批生产，以及制造大型锻件。
模锻件的精度和表面质量都比自由锻件好，而且锻件的形状也可较为复杂，因而能减少机械加工余量。模锻的生产率比自由锻高得多，但需要特殊的设备和锻模，故适用于批量较大的中小型锻件。
(3)型材
型材按截面形状可分为：圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢、工字钢及其它特殊截面的型材。型材有热轧和冷拉两类。热轧的型材精度低，但价格便宜，用于一般零件的毛坯；冷拉的型材尺寸较小、精度高，易于实现自动送料，但价格较高，多用于批量较大的生产，适用于自动机床加工。
(4)焊接件
焊接件是用焊接方法而获得的结合件，焊接件的优点是制造简单、周期短、节省材料，缺点是抗振性差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。
除此之外，还有冲压件、冷挤压件、粉末冶金等其它毛坯。
四:有关加工阶段的划分的问题
  (1)划分方法
零件的加工质量要求较高时，都应划分加工阶段。一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果零件要求的精度特别高，表面粗糙度很细时，还应増加光整加工和超精密加工阶段。各加工阶段的主要任务是：
1) 粗加工阶段 主要任务是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。 因此，应采取措施尽可能提高生产率。同时要为半精加工阶段提供精基准，并留有充分均匀 的加工余量，为后续工序创造有利条件。
2) 半精加工阶段 达到一定的精度要求，并保证留有一定的加工余量，为主要表面的精加工作准备。同时完成一些次要表面的加工（如紧固孔的钻削，攻螺纹，铣键槽等）。
3) 精加工阶段 主要任务是保证零件各主要表面达到图纸规定的技术要求。
4) 光整加工阶段 对精度要求很高（ IT6 以上），表面粗糙度很小（小于 R a 0.2  m ）的零件，需安排光整加工阶段。其主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度。
(2)划分加工阶段的原因
1) 保证加工质量的需要 零件在粗加工时，由于要切除掉大量金属，因而会产生较大的切削力和切削热，同时也需要较大的夹紧力，在这些力和热的作用下，零件会产生较大的变形。而且经过粗加工后零件的内应力要重新分布，也会使零件发生变形。如果不划分加工阶段而连续加工，就无法避免和修正上述原因所引起的加工误差。加工阶段划分后，粗加工造成的误差，通过半精加工和精加工可以得到修正，并逐步提高零件的加工精度和表面质量，保证了零件的加工要求。
2) 合理使用机床设备的需要 粗加工一般要求功率大，刚性好，生产率高而精度不高的机床设备。而精加工需采用精度高的机床设备，划分加工阶段后就可以充分发挥粗、精加工设备各自性能的特点，避免以粗干精，做到合理使用设备。这样不但提高了粗加工的生产效率，而且也有利于保持精加工设备的精度和使用寿命。
3) 及时发现毛坯缺陷 毛坯上的各种缺陷（如气孔、砂眼、夹渣或加工余量不足等），在粗加工后即可被发现，便于及时修补或决定报废，以免继续加工后造成工时和加工费用的浪费。
4) 便于安排热处理 热处理工序使加工过程划分成几个阶段，如精密主轴在粗加工后进行去除应力的人工时效处理，半精加工后进行淬火，精加工后进行低温回火和冰冷处理，最后再进行光整加工。这几次热处理就把整个加工过程划分为粗加工——半精加工——精加工——光整加工阶段。
在零件工艺路线拟订时，一般应遵守划分加工阶段这一原则，但具体应用时还要根据零件的情况灵活处理，例如对于精度和表面质量要求较低而工件刚性足够，毛坯精度较高，加工余量小的工件，可不划分加工阶段。又如对一些刚性好的重型零件，由于装夹吊运很费时，也往往不划分加工阶段而在一次安装中完成粗精加工。
还需指出的是，将工艺过程划分成几个加工阶段是对整个加工过程而言的，不能单纯从某一表面的加工或某一工序的性质来判断。例如工件的定位基准，在半精加工阶段甚至在粗加工阶段就需要加工得很准确，而在精加工阶段中安排某些钻孔之类的粗加工工序也是常有的。
五:有关工序的划分的问题
工序集中就是零件的加工集中在少数工序内完成，而每一道工序的加工内容却比较多；工序分散则相反，整个工艺过程中工序数量多，而每一道工序的加工内容则比较少。
(1)工序集中的特点
  ① 有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备，如采用多刀多刃、多轴机床、数控机床和加工中心等，从而大大提高生产率。
  ② 减少了工序数目，缩短了工艺路线，从而简化了生产计划和生产组织工作。