機械加工技術——機械工藝工程師應掌握的各種機床知識

02-01

一個好的機械工藝工程師，一定是一個好的加工設備應用工程師，對機械行業的各種加工設備的類型、加工適用範圍、結構特點、加工精度等非常精確而充分的了解，同時也可以實際的結合自己所在公司的設備具體情況，對各種不同的加工零件和加工工序進行合理的設備布局和安排，明白自己的加工優勢所在，也清楚自己的加工劣勢之處，能夠很好的揚長避短來統籌公司的機械加工工作。

現在，我們針對機械加工行業比較常用的幾種加工設備來做一個大概的分析和了解，讓我們從感性上去對這個行業的加工設備有一個相對清晰和明朗的定義，同時也可以從理論上去對各種加工設備進行一定的剖析，以便在今後的工作中能夠更好的結合實踐，從而進一步指導我們的工作，助力我們的工作。

我們的介紹圍繞機械加工行業最通用的車、銑、刨、磨、鏜、鑽、線切割等加工設備分次展開來討論，並針對這些加工設備的類型、適用範圍、結構特點和加工精度做進一步詳細的闡述，下面進入正題。

1、車床

（1）車床的類型

車床的類型非常多，根據某機械加工工藝師手冊的統計達77種之多，比較典型的大類有：儀錶車床、單軸自動車床、多軸自動或半自動車床、回輪或轉塔車床、曲軸及凸輪軸車床、立式車床、落地及卧式車床、仿形及多刀車、輪軸輥錠及鏟齒車床等等，這其中又分為很多小型的分類，數量不一而足，而在我們機械行業比較常用的是立式車床和卧式車床，幾乎有機械加工的地方都可以看到這兩種車床的身影。

（2）車床的加工適用範圍

我們主要選擇幾種典型的車床類型來介紹加工的使用範圍。

A、卧式車床、可適用於車削內外圓柱面、圓錐面、成形迴轉面和環形槽、車削斷面和各種螺紋、可以進行鑽孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋、套螺紋和滾花等工序的加工。雖然普通的卧式車床的自動化程度較低，加工過程中的輔助時間也較多，但是因為其廣泛的加工範圍和良好的通用性能，該類型的機床在機械加工行業得到了廣泛的應用和普及，是我們機械行業對具典型代表性的加工設備之一，也是機械加工行業不可或缺的加工設備之一。

B、立式車床、適用於各種機架、殼體類零件的加工，也適用於加工各種零件的內、外圓柱面、圓錐面、端面、溝槽、切斷及鑽、擴、鉸孔等加工，藉助於附加裝置還可以實現車螺紋、車端面、仿形、銑削和磨削等加工工序。

（3）車床的加工精度

A、通常的卧式車床的機械加工精度如下：

圓度：0.015mm；圓柱度：0.02/150mm；平面度0.02/&cent;150mm；表面粗糙度：1.6Ra/μm。

B、立式車床的機械加工精度如下：

圓度：0.02mm；圓柱度：0.01mm；平面度0.03mm。

以上的加工精度只是一個相對參考值，並不代表所有車床都符合，很多車床設備根據生產廠家的具體要求和裝配的具體情況都有一定的上下浮動量，但是無論這個浮動量是多大，其加工精度值一定是滿足國標對該類設備的要求的，如果在購買該中設備的時候，其加工精度要求沒有達到國標的要求，採購方有權拒絕驗收和付款。

2、銑床

（1）銑床的類型

銑床的類型同樣繁雜多樣，根據某機械加工工藝師手冊的統計達70餘種，比較典型的大類有：儀錶銑床、懸臂及滑枕銑床、龍門銑床、平面銑床、仿形銑床、立式升降台銑床、卧式升降台銑床、床身銑床、工具銑床等，這其中又分為很多小型的分類，數量不一而足，而在我們機械行業比較常用的是立式加工中心和龍門加工中心，幾乎有機械加工的地方都可以看到這兩種類型的銑床，我們也針對這兩種典型的銑床來做一個大概的介紹和分析。

（2）銑床的加工適用範圍

因為銑床有太多的種類和結構，而且適用的廣泛度也有很大的差異，所以我們指針對目前最常用的立式加工中心和龍門加工中心兩種典型銑床來做一個加工範圍的介紹。

A、立式加工中心（如上圖），立式加工中心實際為帶刀庫的立式數控銑床，其主要特點是採用多刃迴轉刀具進行切削加工，可以進行平面、溝槽、分齒零件、螺旋形表面及各種曲面的加工，特別是隨著數控技術的應用，該類型機床的加工範圍也得到了很大的提升，除了能進行各種銑削操作外，還可以對工件進行鑽、鏜、鉸和攻螺紋等複合加工，具有非常寬廣的實用性和普及意義。

B、龍門加工中心，和立式加工中心相比，龍門加工中心即為數控龍門銑床加刀庫的複合應用，在加工範圍上，龍門加工中心幾乎具備普通立式加工中心的所有加工能力，且在零件的外形尺寸上能夠適應更大型的工具的加工，同時在加工效率和加工精度上也有非常大的優勢，尤其是五軸聯動型龍門加工中心的實際應用，其加工範圍也得到了極大的提升，為我國的製造業向高精尖方向發展奠定了基礎。

（3）銑床的加工精度：

A、立式加工中心：

平面度：0.025/300mm；粗超度：1.6Ra/μm。

B、龍門加工中心：

平面度：0.025/300mm；粗超度：2.5Ra/μm。

以上的加工精度只是一個相對參考值，並不代表所有銑床都符合，很多銑床設備根據生產廠家的具體要求和裝配的具體情況都有一定的上下浮動量，但是無論這個浮動量是多大，其加工精度值一定是滿足國標對該類設備的要求的，如果在購買該中設備的時候，其加工精度要求沒有達到國標的要求，採購方有權拒絕驗收和付款。

3、刨床

（1）刨床的類型

相對車床和銑床而言，刨床的種類要少很多，同樣根據機械加工工藝師手冊的統計大概有21種左右，比較典型的類型有：懸臂刨床、龍門刨床、牛頭刨床、邊緣及模具刨床等，這些大類中又分為很多個小類型的刨床產品，而我們在機械行業使用率最高，普及率最廣的應該屬牛頭刨床和龍門刨床，如上圖所示，我們下面也就針對這兩種典型的刨床來做一個基本的分析和介紹。

（2）刨床的加工適用範圍

刨床的刨削運動主要是相對加工工件的周期往返直線運動，其適用的刨削零件特徵多為平面、斜面和凹凸面的加工，也可以針對各種曲面進行刨削，但是因為其本身的加工特點的局限性，加工刨削的速度並不太高，而且返回行程的刨刀並不參與零件加工切削，所以造成了空行程損失，也因此加工效率相對較為低下。

同時隨著其它各種加工設備的數控化和自動化方面的極大技術提升，刨削加工方式已經處於逐漸被取代的邊緣，從現在的很多設備升級走向來看，這種類型的加工機床並沒有得到一個很大的升級創新，很大程度還是停留在原來的結構和布局上，尤其是立式加工中心和龍門加工中心的大力發展，以及加工刀具的不斷創新，更是在加工範圍方面極大的取代了刨床的加工優勢，讓這種加工效率相對低下的設備處於了一種很尷尬的處境。

（3）刨床的加工精度

刨削加工精度普遍能夠達到IT10-IT7精度等級，特別是對一些大型機床的長導軌面的加工甚至可以代替磨削加工，這就是所謂的&ldquo;以精刨代替精磨&rdquo;的加工方式。

4、磨床

（1）磨床的類型

相對前面幾種機型的加工設備，磨床的種類更是繁多，根據某機械加工工藝師手冊的統計大概有194種之多，從大類上分可以分為：儀錶磨床、外圓磨床、內圓磨床、砂輪機、坐標磨床、導軌磨床、刀具刃磨床、平面及端面磨床、曲軸凸輪軸花鍵及軋輥磨床、工具磨床、超精機、內圓珩磨機、外圓及其他珩磨機、拋光機、砂帶拋光及磨削機床。刀具刃磨及研磨機床、可轉位刀片磨削機床、研磨機、球軸承套圈溝磨床、滾子軸承套圈滾道磨床、軸承套圈超精機、葉片磨削機床、滾子加工機床、鋼球加工機床、氣門活塞及活塞環磨削機床、汽車拖拉機修磨機床等多個類型，因為磨床的分類和應該太過廣泛，而且很多磨床都是特定行業的一些特定設備，所以我們指針對在機械行業具有普遍使用性的磨床來做一個基本的介紹，在這篇文章中，我們主要選擇外圓磨床和平面磨床來做一個簡要的說明。

（2）磨床的加工適用範圍

A、外圓磨床、外圓磨床主要是加工圓柱面、圓錐面或其他迴轉體的外表面和軸肩端面，因為其較好的加工適應性和加工精度，被廣泛的應用於機械加工中的一些高精度零件的加工，尤其是在這些零件的最後精加工工序更是普遍使用，其不僅可以最大限度的保證加工零件的幾何尺寸，同時也能夠實現較好的表面光潔度要求，所以是機械加工工序中不可或缺的設備之一。

B、平面磨床、其主要是用於加工平面、台階面、側面等零件表面，在機械行業也是使用非常的廣泛，尤其是在一些高精零件表面的加工上，磨床幾乎是最後保證加工精度的不二選擇，也正因為如此，平面磨床的使用是大多數磨削操作者的必修課，甚至在一些設備裝配行業，平面磨床的使用也是裝配人員的標配技能，因為裝配過程中的各種調整墊的磨削工作都依靠平面磨床來完成。

（3）磨床的加工精度

A、外圓磨床的加工精度：

圓度和圓柱度：0.003mm；表面粗糙度：0.32Ra/μm。

B、平面磨床的加工精度：

平行度：0.01/300mm；表面粗糙度：0.8Ra/μm。

從以上的加工精度，我們也可以很清楚的看出，相比前面的車床、銑床、刨床等加工設備而言，磨床更能實現較高的行為公差精度和表面粗糙度，所以在很多零件的精加工工序，磨床被廣泛而普遍的使用著。

5、鏜床

（1）鏜床的類型

相比前面幾種類型的加工設備，鏜床也屬於比較小眾的一種加工設備，根據某機械加工工藝師手冊的統計大概有23種左右，從其大類上可分為以下幾種：深孔鏜床、坐標鏜床、立式鏜床、卧式銑鏜床、精鏜床、汽車拖拉機修理用鏜床等等，其中在我們機械行業最普遍也是最常用的鏜床應該飛坐標鏜床莫屬了，下面我們也就坐標鏜床的一些特點來做一個簡要的介紹與分析。

（2）鏜床的加工適用範圍

鏜床的類型多種多樣，我們就坐標鏜床來做一個簡要的介紹，大家可以據此觸類旁通的去學習其它類型的鏜床知識，坐標鏜床是一種具有精密坐標定位裝置的精密機床，主要用於鏜削尺寸、形狀和位置精度要求高的孔系，可以進行鑽孔、擴孔、鉸孔、鍯端面、切槽、銑削麵等加工，還可以進行坐標測量、精密刻度和刻線等工作，具有非常廣泛而可靠的加工特性。

但是隨著數控技術的大力發展，尤其是數控立式銑床和數控卧式銑床的大力發展，鏜床這種曾經孔系加工設備中的霸主，也有逐漸被取代的危險，當然其也有不可取代的客觀一面，但是不管是什麼設備的消亡或發展，對於機械加工行業而言都是一種進步，是技術的進步，也是工藝的進步，更是我們國家製造業的進步。

（3）鏜床的加工精度

坐標鏜床加工的孔徑精度一般為IT6-7級，表面粗糙度為0.4-0.8Ra/μm。

但是鏜床加工有一個非常不好的地方，特別是在加工鑄鐵類零件的時候，那叫一個臟啊，一個白面小生走進去，一個張飛李逵蹦出來，有一種開完鏜床，面目全非的感覺，所以基於這麼一個加工環節的現實原因，這種設備將來被取代的可能性也在增加，因為誰不在乎自己的顏值呢？儘快很多人都沒有，但是我們也需要裝著我們很有的樣子啊。

6、鑽床

（1）鑽床的類型

這是機械行業使用最廣泛的加工設備，但凡是個機械加工工廠，基本上都會擁有一台，如果連這個加工設備都沒有，你都不好意思說你是干加工的，根據某機械加工工藝師手冊的統計大概有38種左右，按大類可以分為以下幾種：坐標鏜鑽床、深孔鑽床、搖臂鑽床、台式鑽床、立式鑽床、卧式鑽床、銑鑽床、中心孔鑽床等，而我們在機械行業使用最為普遍的就是搖臂鑽床，只是我們機械加工行業的標配，沒這個設備，你基本上是無法做這個行業的，也正因為如此，我們接下來就重點來介紹一下這種鑽床。

（2）鑽床的加工適用範圍

我們主要正對搖臂鑽來說明，對於這種機床，在這裡我只有一句話，就是鑽各種類型的孔，除了鑽孔還可以實現擴孔、鉸孔、鍯孔、攻螺紋等加工工序，但是其有一個很大的毛病，那就是孔系位置精度不高，所以對一些孔系位置精度要求高的零件，我們通常不選擇鑽床來實現。

（3）鑽床的加工精度

因為基本上沒有什麼加工精度可言，就是鑽個孔而已。

7、線切割

對於線切割這種加工設備，我因為接觸的並不是很多，所以沒有在這方面有很多積累，也沒有去做很多的功課，所以在機械行業的使用廣度上有所局限，但是其也有其獨特的存在價值，特別是針對一些異形的零件的下料和加工，還是存在一些相對優勢，但是鑒於其低下的加工效率和激光機的大力發展，線切割這種加工設備也逐漸遊走在被淘汰的行業邊緣。

其實我所在的企業，就擁有大量的線切割設備，但是因為其實屬於下料工序，所以對這種設備的關注度並不高，給我的總體印象就是臟、慢、煩;，很多操作者都不願意去操作這種設備，尤其是隨著各種數控設備的大力應用和自動化技術的逐漸成熟，這種設備的優勢已經有點蕩然無存的感覺，當然其在一定時間和範圍內還將繼續存在這肯定是一種必然，但是我也相信，其存在的價值也會越來越小。

從個人感情而言，我樂於看到這種設備的消亡，因為無論從加工效率還是從業環境來說，其都沒有任何的優勢所在。一個好的機械工藝工程師，一定是一個好的加工設備應用工程師，對機械行業的各種加工設備的類型、加工適用範圍、結構特點、加工精度等非常精確而充分的了解，同時也可以實際的結合自己所在公司的設備具體情況，對各種不同的加工零件和加工工序進行合理的設備布局和安排，明白自己的加工優勢所在，也清楚自己的加工劣勢之處，能夠很好的揚長避短來統籌公司的機械加工工作。