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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目：各种机械加工的应用前景及发展趋势
层 次： 专科起点本科
专 业： 机械设计制造及其自动化
年 级： 年 季
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2022年5月29日
内容摘要
机械制造作为最基础的行业，代表着一个国家制造业的整体水平和综合实力。随着制造业的不断发展，社会对生产率的要求也越来越高，目前我国机械制造业与发达国家相比还存在着很大的差距，技术方面还存在着很多的问题。本文首先对车削、钻削、刨削、镗削、拉削、铣削以及磨削几种传统机械加工方法进行介绍，进而对各种机械加工方法的应用场合进行了详细论述，并探讨了各种加工方法的应用前景和发展趋势。最后讨论了机械加工目前存在的几点问题。
关键词：机械加工；车削加工；钻削加工；铣削加工；磨削加工
目 录
1.1 安全技术问题........................................................................................ 1
1.2车削加工的应用..................................................................................... 2
2.1钻削加工的应用..................................................................................... 4
3.1 刨削加工的应用.................................................................................... 6
4.1 镗削加工的应用.................................................................................... 9
5.3拉削加工的应用................................................................................... 12
6.3 铣削加工的应用.................................................................................. 15
7.3.1 外圆磨削................................................................................... 18
7.3.2 平削磨削................................................................................... 18
7.3.3 内圆磨削................................................................................... 18
1 车削加工
车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。
在各类金属切削机床中，车床是应用最广泛的一类，约占机床总数的50%。车床既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。
1.1 安全技术问题
车削加工在机器制造行业中是使用得最为广泛的一种，车床的数量大、人员多、加工范围广，使用的工具、卡具又很繁多、所以车削加工的安全技术问题，就显得特别重要。车削加工在机器制造行业中是使用得最为广泛的一种，车床的数量大、人员多、加工范围广，使用的工具、卡具又很繁多、所以车削加工的安全技术问题，就显得特别重要，其重点工作如下:
1、切屑的伤害及防护措施。车床上加工的各种钢料零件韧性较好，车削时所产生的切屑富于塑性卷曲，边缘比较锋利。在高速切削钢件时会形成红热地、很长的切屑，极易伤人，同时经常缠绕在工件、车刀及刀架上，所以工作中应经常用铁钩及时清理或拉断，必要时应停车清除，但绝对不许用手去清除或拉断。为防止切屑伤害常采取断屑、控制切屑流向措施和加设各种防护挡板。断屑的措施是在车刀上磨出断屑槽或台阶;采用适当断屑器，采用机械卡固刀具。
2、工件的装卡。在车削加工的过程中，因工件装卡不当而发生损坏机床、折断或撞坏刀具以及工件掉下或飞出伤人的事故为数较多。所以，为确保车削加工的安全生产，装卡工件时必须格外注意。对大小、形状各异的零件要选用合适的卡具，不论三爪、四爪卡盘或专用卡具和主轴的联接必须稳固可靠。对工件要卡正、卡紧，大工件卡紧可用套管，保证工件高速旋转并切削受力时，不移位、不脱落和不甩出。必要时可用顶尖、中心架等增强卡固。卡紧后立即取下搬手。
3、安全操作。工作前要全面检查机床，确认良好方可使用。工件及刀具的装卡保证位置正确、牢固可靠。加工过程中，更换刀具、装卸工件及测量工件时，必须停车。工件在旋转时不得用手触摸或用棉丝擦拭。要适当选择切削速度、进给量和吃力深度，不许超负荷加工。床头、刀架及床面上不得放置工件、工卡具及其他杂物。使用锉刀时要将车刀移到安全位置，右手在前，左手在后，防止衣袖卷入。机床要有专人负责使用和保养，其他人员不得动用。
1.2车削加工的应用
现代机械制造技术正朝着高效率、高质量、高精度、高集成和高智能方向发展。精密和超精密加工技术已成为现代机械制造中最重要的组成部分和发展方向，并成为提高国际竞争能力的关键技术。车削加工误差随着精密加工的广泛应用也成为了研究的热门课题。由于在机床的各种误差中，热误差以及几何误差占据着绝大部分，故以减少这两项误差特别是其中的热误差成为了主要目标。误差补偿技术(Error Compensation Technjque，简称ECT)随着科学技术的不断发展而出现并发展起来。由机床热变形造成的损失是相当大的。故极有必要开发能满足工厂实际生产要求的高精度、低成本热误差补偿系统来修正主轴(或工件)与切削刀具之间的热误差，以提高机床加工精度，降低废品、增加生产效率和经济效益。
误差补偿的基本定义是人为地造出一种新的误差去抵消或大大减弱当前成为问题的原始误差，通过分析、统计、归纳及掌握原始误差的特点和规律，建立误差数学模型，尽量使人为造成的误差和原始误差两者的数值相等、方向相反，从而减少加工误差，提高零件尺寸精度。最早的误差补偿是通过硬件实现的。硬件补偿属机械式固定补偿，在机床误差发生变化时要改变补偿量必须重新制作零部件、校正尺或重新调整补偿机构。硬件补偿又有不能解决随机性误差、缺乏柔性的缺点。近来发展的软件补偿其特点是在对机床本身不作任何改动的情况下，综合运用当代各学科的先进技术和计算机控制技术来提高机床加工精度。软件补偿克服了硬件补偿的许多困难和缺点，把补偿技术推向了一个新的阶段。
误差补偿(技术)具有两个主要特性:科学性和工程性。科学性误差补偿技术的迅速发展极大地丰富了精密机械设计理论、精密测量学和整个精密工程学，成为这一学科的重要分支。与误差补偿相关的技术有检测技术、传感技术、信号处理技术、光电技术、材料技术、计算机技术以及控制技术等。作为一门新技术分支，误差补偿技术具有自己的独立内容和特色。进一步研究误差补偿技术，使其理论化、系统化，将具有非常重要的科学意义。
工程性误差补偿技术的工程意义是非常显著的，它包含3层含义:一是采用误差补偿技术可以较容易地达到"硬技术"要花费很大代价才能达到的精度水平;二是采用误差补偿技术，可以解决"硬技术"通常无法达到的精度水平;三是在满足一定的精度要求情况下若采用误差补偿技术，则可大大降低仪器和设备制造的成本，具有非常显著的经济效益。
2 钻削加工
钻削加工是指用来加工孔的方法，钻削刀具与工件作相对运动并轴向进给运动。钻削加工是用钻头或扩孔钻等在钻床上加工模具零件孔的方法，其操作简便，适应性强，应用很广。钻削加工所用机床多为普通钻床，主要类型有台式钻床、立式钻床及摇臂钻床。台式钻床主要用于加工0.1～13mm的小型模具零件的孔径，立式钻床主要用于加工中型模具零件的孔径，摇臂钻床主要用于加工大、中型模具零件的孔径。
大批量钻削加工是高效复合加工中心和多工位自动线上的常见的工作。在这种加工中，尺寸误差是由于刀具磨损、机床和工件的热变形以及因切削力而导致刀具偏差等综合因素而引起的。
在加工过程中进行监控测量并通过对可调节的刀具进行调整，便能对加工中所产生的误差进行补偿，能极大地满足加工安全性的要求。
2.1钻削加工的应用
用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻孔；用扩孔钻对已有孔进行扩大再加工方法称为扩孔。它们统称为钻削加工。钻削加工主要在钻床上进行。钻削加工操纵简便，适应性强，应用很广。
钻孔最常用的刀具是麻花钻，用麻花钻钻孔的尺寸精度为IT13～IT11，表面粗糙度Ra值为50～12.5μm，属于粗加工。钻孔主要用于质量要求不高的孔的终加工，例如螺栓孔、油孔等，也可作为质量要求较高孔的预加工。柄部是钻头的夹持部分，用以传递扭矩和轴向力。柄部有直柄和锥柄两种形式，钻头直径小于12mm时制成直柄；钻头直径大于12mm时制成莫氏锥度的圆锥柄。锥柄后真个扁尾可插进钻床主轴的长方孔中，以传递较大的扭矩。
颈部是柄部和工作部分的连接部分，是磨削柄部时砂轮的退刀槽，也是打印商标和钻头规格的地方。直柄钻头一般不制有颈部。
钻头的工作部分包括切削部分和导向部分。切削部分担负主要切削工作，切削部分由两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃及两个前刀面和两个后刀面组成。螺旋槽的一部分为前刀面，钻头的顶锥面为主后刀面。导向部分的作用是当切削部分切进工件后起导向作用，也是切削部分的后备部分。导向部分有两条螺旋槽和两条棱边，螺旋槽起排屑和输送切削液作用，棱边起导向、修光孔壁作用。导向部分有微小的倒锥度，即从切削部分向柄部每100mm长度上钻头直径do减少0.03～0.12mm，以减少与孔壁的摩擦。
麻花钻的主要几何角度有顶角2φ，螺旋角β，前角γo，后角αo和横刃斜角ψ等。这些几何角度对钻削加工的性能、切削力大小，排屑情况等都有直接的影响，使用时要根据不同加工材料和切削要求来选取。
麻花钻固然是孔加工的主要刀具，长期以来一直被广泛使用，但是由于麻花钻在结构上存在着比较严重的缺陷，致使钻孔的质量和生产率受到很大影响，这主要表现在：
（1）钻头主切削刃上各点的前角变化很大，钻孔时，外缘处的切削速度最大，而该处的前角最大，刀刃强度最薄弱，因此钻头在外缘处的磨损特别严重。
（2）钻头横刃较长，横刃及其四周的前角为负值，达-55°～-60°。钻孔时，横刃处于挤刮状态，轴向抗力较大。同时横刃过长，不利于钻头定心，易产生引偏，致使加工孔的孔径增大，孔不圆或孔的轴线歪斜等。
（3）钻削加工过程是半封闭加工。钻孔时，主切削刃全长同时参加切削，切削刃长，切屑宽，而各点切屑的流出方向和速度各异，切屑呈螺卷状，而容屑槽又受钻头本身尺寸的限制，因而排屑困难，切削液也不易注进切削区域，冷却和散热不良，大大降低了钻头的使用寿命。
针对标准高速钢麻花钻存在的缺陷，在实践中采取多种措施修磨麻花钻的结构。如修磨横刃，减少横刃长度，增大横刃前角，减小轴向受力状况；修磨前刀面，增大钻芯处前角；修磨主切削刃，改善散热条件；在主切削刃后面磨出分屑槽，利于排屑和切削液注进，改善切削条件；等等。用麻花钻综合修磨而成的新型钻头，即“群钻”。
3 刨削加工
刨削加工是用刨刀对工件作水平相对直线往复运动的切削加工方法，主要用于零件的外形加工。刨削加工的精度为IT9~IT7，表面粗糙度Ra为6.3~1.6um。
刨削是平面加工的主要方法之一。常见的刨床类机床有牛头刨床、龙门刨床和插床等。
刨削是单件小批量生产的平面加工最常用的加工方法，加工精度一般可达IT9~IT7级，表面粗糙值为Ra12.5~1.6μm。
刨削可以在牛头刨床或龙门刨床上进行，刨削的主运动是变速往复直线运动。因为在变速时有惯性，限制了切削速度的提高，并且在回程时不切削，所以刨削加工生产效率低。但刨削所需的机床、刀具结构简单，制造安装方便，调整容易，通用性强。因此在单件、小批生产中特别是加工狭长平面时被广泛应用。
3.1 刨削加工的应用
1.平面刨削方法
刨削方法必须针对不同表面加以制定，而且不同的表面应用不同刨刀才能加工。
（1）刨水平面
水平面既可以是零件所需要的加工表面，又可以用作精加工基准面。
水平面粗刨采用平面刨刀，精刨采用圆头精刨刀。刨削用量一般为：刨削深度ap为0.2～0.5mm，进给量f为0.33～0.66mm/str，切削速度v为15～50m/min。粗刨时刨削深度和进给量可取大值，切削速度取低值；精刨时切削速度取高值，切削深度和进给量取小值。
对于两个相对平面有平行度要求，两相邻平面有垂直度要求的矩形工件。设矩形四个平在按逆时针方向分别为1、2、3、4面。一般刨削方法是先刨出一个较大的平面1为基准面，然后将该基准面贴紧平口钳钳口一面，用圆棒或斜垫夹人基准面对面的钳口中，刨削第2个平面，再刨削第2个平面相对的第4个面，最后刨削第1个面相对的第3个面。
在水平面刨削时，切削深度由手动控制刀架的垂直运动决定，进给量由进给运动手柄调整。
（2）刨垂直面
工件上如有不能或不便用水平面刨削方法加工的平面，可将该平面与水平面成垂直，然后用刨垂直面的方法进行加工，如加工台阶面和长工件的端面。
刨削前，先将刀架转盘刻度线对准零线，以保证加工面与工件低平面垂直，转动刀架手柄，从上往下加工工件。手动进给刀架时保证刨刀是作垂直进给运动；再将刀座转动至上端，偏离要加工垂直面10～15°左右，使抬刀板回程时，能带动刨刀抬离工件的垂直面，减少刨刀磨损及避免划伤已加工表面。
应注意刀座推偏时，偏刀的主刀刃应指向所加工的垂直面，不能将刨刀所偏方向及推偏方向选错。另外，安装偏刀时，刨刀伸出的长度应大于整个刨削面的高度。在垂直面刨削时，切削深度由工作台水平手动控制，进给量由刀架转动手柄调整。
2.工件的装夹
刨削平面时，工件的安装一定要按基准面校直、垫牢、夹紧；刨垂直面时，待加工面应基本与工作台垂直，与切削方向平行；刨斜面时，工件的安装方法类似刨垂直面。
在工件安装时，常用的有平口钳安装和压板安装，安装过程中必须对工件进行找正，找正有两种。
第一种按加工线找正。即先在工件上划出加工线，然后在装到夹具上夹紧前面按已划线垫平找正；
第二种是在工件上已有较准的大平面，可作为基准面校平，最后夹紧。
4 镗削加工
镗削是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的内径切削工艺，其应用范围一般从半粗加工到精加工，所用刀具通常为单刃镗刀（称为镗杆）。
用麻花钻、扁钻或中心钻等在实体材料上钻削通孔或盲孔称为钻削加工。钻削加工除钻孔外，还包括扩孔及锪孔。所以钻孔是钻削的一种。
用反镗刀对反镗孔进行加工的方法叫反镗加工。
在数控机床上，我们往往使用非标准刀具（偏心镗刀、转动刀片、专用的反镗刀）利用数控加工程式进行反镗加工。
用旋转的单刃镗刀把工件上的预制孔扩大到一定尺寸，使之达到要求的精度和表面粗糙度的切削加工。镗削一般在镗床、加工中心和组合机床上进行，主要用于加工箱体、支架和机座等工件上的圆柱孔、螺纹孔、孔内沟槽和端面；当采用特殊附件时，也可加工内外球面、锥孔等。对钢铁材料的镗孔精度一般可达IT9～7,表面粗糙度为Ra2.5～0.16微米。
镗削时，工件安装在机床工作台或机床夹具上，镗刀装夹在镗杆上（也可与镗杆制成整体），由主轴驱动旋转。当采用镗模时，镗杆与主轴浮动联接，加工精度取决于镗模的精度；不采用镗模时，镗杆与主轴刚性联接，加工精度取决于机床的精度。由于镗杆的悬伸距离较大，容易产生振动，选用的切削用量不宜很大。镗削加工分粗镗、半精镗和精镗。采用高速钢刀头镗削普通钢材时的切削速度，一般为20～50米/分；采用硬质合金刀头时的切削速度，粗镗可达40～60
