第 5 章切削
机械加工
机械加工是从实心块、棒料或铸件上去除材料，直到只剩下所需形状来制造零件。本章的每种工艺都以同样的方式进行：把比工件更硬的东西压在工件上，同时其中一个在运动，并带走称为切屑的小碎片。在本课程的所有大类中，机械加工能得到最精确的尺寸和最光滑的表面。
核心思想
想想雕刻：刀削去木头，砂纸把它磨光。机械加工也有同样的两个分支。在用锋利刀具切削（第 5.1 到 5.6 课）中，几条坚硬的成形刃快速削下可见的切屑；滚花是这一组里的特例，因为它主要是压出花纹，而不是削出切屑。在用磨粒磨削（第 5.7 到 5.9 课）中，成千上万颗坚硬的小磨粒各自刮下一个微观切屑，速度慢但非常精确，而且能切削已经淬硬的钢。一个典型的精密零件两者都会经历：先车削或铣削到接近形状，再热处理，然后磨削、珩磨或超精加工到最终尺寸和表面。
并排对比
| 工艺 | 一句话概括 | 最适合 | 批量 | 精度 |
|---|---|---|---|---|
| 5.1车削（车床） | 零件旋转；单刃刀具进行切削 | 圆形零件：轴、销、衬套 | 从单件到数百万件 | 约 ±0.01–0.05 mm |
| 5.2铣削 | 旋转的多刃铣刀在固定的零件上移动 | 平面、凹腔、槽、3D 形状 | 从单件到大批量 | 约 ±0.01–0.05 mm |
| 5.3钻孔 | 旋转的麻花钻扎进零件 | 圆孔 | 任意 | 约 ±0.05–0.1 mm |
| 5.4拉削 | 一根带齿的长杆，一次行程拉过或划过工件 | 键槽、花键、异形孔 | 大批量 | 约 ±0.01–0.02 mm |
| 5.5齿轮加工（滚齿、插齿） | 滚刀或插齿刀生成齿轮齿 | 齿轮和花键 | 从中批量到大批量生产 | 精细，由齿轮精度等级决定 |
| 5.6滚花 | 硬化的滚轮把防滑花纹压入旋转的零件 | 旋钮、手柄、压配合销 | 任意 | 约 ±0.1 mm |
| 5.7磨削 | 硬质磨粒组成的高速砂轮削下表面 | 淬硬轴、轴承圈、平板 | 任意 | 几微米 |
| 5.8珩磨 | 油石在孔内旋转并往复 | 发动机和液压缸 | 从单件到大批量生产 | 圆度几微米 |
| 5.9超精加工与抛光 | 细油石或抛光轮去除最后的微观凸峰 | 轴承零件、轴颈、装饰件 | 大批量生产（超精加工）；任意（抛光） | 尺寸变化约 1 µm 或更少 |
如何在这一类中选择
- 从形状出发： 圆形零件上车床（车削），平面和 3D 形状上铣床，孔用钻床；齿轮、花键和键槽等特殊形状有各自的工艺。
- 淬硬材料或微米级公差 需要在切削步骤之后增加磨料工序（磨削，必要时再珩磨或超精加工）。
- 必须密封或滑动的孔 （气缸、液压管）通常用珩磨；轴承滚道等外部运转表面则用超精加工。
- 同一特征的大批量 适合专用工具（拉刀、滚刀、无心磨床）；单件和原型则适合灵活的数控车削和铣削。
- 为了抓握或外观 ，最后增加滚花或抛光；它们更多服务于功能和外观，而不是精度。
关键词
- 切屑
- 切削刃或磨粒去除的那一小片材料。
- 进给
- 刀具每转或每分钟切入零件或沿零件前进的距离。
- 切削深度
- 刀具一次走刀切入材料的深度。
- CNC
- 计算机数字控制；机床沿着编程的路径运动，而不是靠手轮。
- 公差
- 实际尺寸与图纸允许的偏差范围，如 ±0.01 mm。
- 表面粗糙度（Ra）
- 表面上微小峰谷的平均高度，以微米计。
- 磨料
- 一种非常硬的颗粒（氧化铝、碳化硅、CBN、金刚石），用于磨削、珩磨或抛光。
- 切削液
- 一种冷却切削区、润滑并冲走切屑的液体。