第 6 章切削
切割与非传统加工
本章介绍九种方法，用来切穿板材，或者在车刀或铣刀够不到、或扛不住的地方去除材料。它们遵循同一个原理：把集中的能量送到一个小点上，而且只送到那里。每种工艺之间变化的是能量的种类，这决定了它们各自能处理的材料和形状。
核心思想
想想穿过一块冰的各种办法：凿子、喷灯、一股热水、一把盐。每种都行，但适用的冰不同，速度也不同。这里，冲裁靠蛮力剪切；激光切割靠聚焦的光；等离子切割靠过热的带电气体射流；水射流切割靠超高压的水；线切割和电火花成形靠成千上万次微小的火花；电解加工（ECM）靠电解（电流通过盐水）；化学加工靠溶解金属的蚀刻剂；超声波加工则靠振动锤击磨粒。
并排对比
| 工艺 | 一句话概括 | 最适合 | 批量 | 精度 |
|---|---|---|---|---|
| 6.1冲孔与剪切 | 冲头把形状从板材上剪切出来，对着凹模 | 钣金上的孔和毛坯 | 大批量 | 约 ±0.1 mm |
| 6.2激光切割 | 聚焦光束熔化或汽化出一道窄缝 | 薄到中等板材上的精细轮廓 | 从单件到大批量 | 约 ±0.1 mm |
| 6.3等离子切割 | 过热的气体射流熔穿导电的板材 | 厚钢板上又快又便宜的切割 | 从单件到中等批量 | 约 ±0.5 mm |
| 6.4水射流切割 | 超高压水（通常加磨料）冲蚀出切口 | 几乎任何材料，无热 | 从单件到中等批量 | 约 ±0.1 mm |
| 6.5线切割（Wire EDM） | 细细移动的丝上的火花切出贯通轮廓 | 淬硬金属上的精确轮廓 | 从单件到小批量 | 约 ±0.005 mm |
| 6.6电火花成形加工 | 火花把成形电极复制到盲腔中 | 模具型腔、锐利的内角 | 单件和模具 | 约 ±0.01 mm |
| 6.7电解加工（ECM） | 电解作用按工具的形状溶解金属 | 高强合金、涡轮叶片、去毛刺 | 中到大批量 | 约 ±0.05 mm |
| 6.8化学加工与光化学蚀刻 | 光印的掩膜让蚀刻液只溶解裸露的金属 | 带精细复杂图案的薄板 | 从原型到数百万件 | 约为板厚的 ±10% |
| 6.9超声波加工 | 振动的工具把磨粒锤击进表面 | 玻璃和陶瓷上的异形孔 | 从原型到大批量 | 百分之几毫米 |
如何在这一类中选择
- 薄钣金、海量产品和简单孔： 冲裁。设计常变或轮廓复杂：激光切割。
- 厚钢板，速度比精度更重要： 等离子。对热敏感或非金属材料，如石材、玻璃或复合材料：水射流。
- 淬硬金属和严格公差： 贯通轮廓用线切割，盲腔用电火花成形，大批量且不能有热损伤的高强合金零件用电解加工。
- 带有数百或数千个细孔的极薄板： 光化学蚀刻。
- 需要异形孔的脆性、不导电材料，如玻璃和陶瓷： 超声波加工。
关键词
- 切缝
- 一次切割所去除的材料宽度。
- 热影响区
- 热切割切口旁边、性能被热量改变了的区域。
- 毛刺
- 留在切割边缘上的一道锐利的凸脊。
- 电极
- 在电火花加工和电解加工中，把电流送到工件上的导电工具。
- 介电液
- 一种电绝缘的液体，如电火花油或去离子水。
- 电解液
- 一种导电的液体，如电解加工中使用的盐水。
- 蚀刻剂
- 一种腐蚀性溶液，溶解掩模留出的裸露金属。
- 再铸层
- 电火花加工等熔化类工艺留下的、重新凝固的薄表皮。