零件各表面的加工方法及使用设备的选择
（一）加工方法的选择
图3-11 加工成本与精度的关系
（1）各种加工方法的经济加工精度和粗糙度值。不同的加工方法如车、铣、刨、钻、镗、磨等，其用途各不相同，所能达到的精度和表面粗糙度值也大不一样。即使是同一种加工方法，在不同的加工条件下所得到的精度和表面粗糙度值也大不一样，这是因为在加工过程中，将有各种因素对精度和表面粗糙度值产生影响，如工人的技术水平、切削用量、刀具的刃磨质量、机床的调整质量等。
根据统计资料，某一种加工方法的加工误差（或精度）和成本的关系如图3-11所示。在Ⅰ段，当零件加工精度要求很高时，零件成本将要提得很高，甚至成本再提高，其精度也不能再提高了，存在着一个极限的加工精度，其误差为Δα。相反，在Ⅲ段，虽然精度要求很低，但成本也不能无限降低，其最低成本的极限值为Sα。因此，在Ⅰ、Ⅲ段应用此法加工是不经济的。在Ⅱ段，加工方法与加工精度是相互适应的，加工误差与成本基本上是反比关系，可以较经济地达到一定的精度，Ⅱ段的精度范围就称为这种加工方法的经济精度。
所谓某种加工方法的经济精度，是指在正常的工作条件下（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度。与经济加工精度相似，各种加工方法所能达到的表面粗糙度值也有一个较经济的范围。各种加工方法所能达到的经济精度、表面粗糙度值、表面形状以及位置精度可查阅《金属机械加工工艺人员手册》（赵如福，上海科学技术出版社，2006年）。
（2）加工方法和加工方案的选择。在分析研究零件图的基础上，对各加工表面选择相应的加工方法和加工方案。
①首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及加工方案。一个零件的加工表面往往可以通过不同的加工方法实现（如平面可以采用铣削或刨削），通常一个零件的加工表面不可能经过一次加工就能达到技术要求（如一个孔需要经过钻、扩、铰的工艺过程），因此必须合理选择零件表面的加工方法及加工方案，以保证零件达到图纸技术要求方面是稳定而可靠的，并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。表3-7、表3-8、表3-9分别介绍了机器零件的三种最基本的表面（外圆表面、内孔表面和平面）的较常用的加工方案及其所能达到的经济精度和表面粗糙度值。这都是生产实际中的统计资料，可以根据对被加工零件加工表面的精度和粗糙度值要求，零件的结构和被加工表面的形状、大小以及车间工厂的具体条件，选取最经济合理的加工方案，必要时应进行技术经济论证。
表3-7 外圆表面加工方案及其经济精度
表3-8 内孔表面加工方案及其经济精度
续表
表3-9 平面加工方案及其经济精度
必须指出，这是在一般情况下可能达到的精度和表面粗糙度值，在具体条件下是会有差别的。随着生产技术的发展，工艺水平的提高，同一种加工方法所能达到的精度和表面质量也会提高。例如，过去在外圆磨床上精磨外圆仅能达到IT6的公差和Ra0．20μm 的表面粗糙度值。但是在采用适当的措施提高磨床精度以及改进磨削工艺后，现在已能在普通外圆磨床上进行镜面磨削，可达IT5以上精度、Ra≤0．10～0．012μm 的表面粗糙度值。用金刚石刀具车削，也能获得Ra≤0．01μm 的表面。另外，在大批、大量生产中，为了保证高的生产率和高的成品率，常把原用于小粗糙度值的加工方法用于获得粗糙度值较大的表面。例如，在连杆加工中用珩磨（Ra＝0．025～0．20）达到Ra≤0．40μm 的表面粗糙度值；在曲轴加工中用超精磨（Ra＝0．0 12～0．10）获得Ra≤0．40μm 的表面。
②决定加工方法时要考虑被加工材料的性质。例如，淬火钢用磨削的方法加工；而有色金属则磨削困难，一般采用金刚镗或高速精密车削等的切削方法进行精加工。
③选择加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题。在大批、大量生产中可采用专用的高效率设备和专用工艺装备。例如，平面和孔可用拉削加工，轴类零件可采用半自动液压仿型车床加工，盘类或套类零件可用功能单一的专用车床加工等。甚至在大批、大量生产中可以从根本上改变毛坯的形态，大大减少切削加工的工作量，称为少无切屑加工工艺。它包括精密锻造、冲压、精密铸造、粉末冶金、工程塑料的压塑和注塑等。例如，用粉末冶金制造的油泵齿轮，用石蜡浇注制造柴油机上的小尺寸零件，采用挤压、冷镦、搓丝等工艺生产螺栓、螺母和机械配件等。在单件小批生产中，就采用通用设备、通用工艺装备及一般的加工方法。提高单件小批生产的生产率亦是目前机械制造工艺的研究课题之一。例如，在车床上装液压仿型刀架，采用数控车床或采用成组加工方法，单件试制新产品时，甚至采用加工中心机床、3D 打印等。目前机械制造的发展方向是小批量多品种，随着数控机床价格的下降，实际生产中已出现大量用数控机床甚至是加工中心组成的生产线，因此适应数控机床的工艺规程编制是机械制造工艺研究的又一课题。(https://www.daowen.com)
④选择加工方法还要考虑本厂（或本车间）的现有设备情况及技术条件。应该充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人群众的积极性和创造性。有时虽有该项设备，但因负荷的平衡问题，还得改用其他的加工方法。
此外，选择加工方法还应该考虑一些其他因素，例如，工件的形状和质量以及加工方法所能达到的表面物理机械性能等。国外有些图纸上已标有机械性能的要求。
关于加工方案可参考与表3-7～表3-9相类似的表格来进行选择。
【例3-1】表格应用的举例：要求孔的加工精度为IT7级，表面粗糙度值Ra＝1．6～3.2μm，确定孔的加工方案。
查表3-8可有下面四种加工方案：
①钻—扩—粗铰—精铰；
②粗镗—半精镗—精镗；
③粗镗—半精镗—粗磨—精磨；
④钻—（扩）—拉。
方案①用得最多，在大批、大量生产中常用在自动机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一般用于加工直径小于φ80mm、位置精度要求不高的孔径，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。
方案②用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度。箱体零件的形状、位置精度要求较高的孔加工常用这种方案。
方案③适用于要求淬火的高精度孔的加工。
方案④适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有色金属。
（二）设备的选择
各表面的加工方法确定以后，应选择适当的机床以满足各表面的加工要求。机床设备的选择除考虑现有生产条件外，还要根据以下四个方面考虑。
（1）机床工作区域的尺寸应当与零件的外廓尺寸相适应，也就是根据零件的外廓尺寸来选择机床的形式和规格，以便充分发挥机床的使用性能。如直径不太大的轴、套、盘类零件一般在普通机床上加工；直径大而短的盘、套类零件一般在端面机床或立式机床上加工。
（2）机床的精度应该与工件要求的加工精度相适应。机床精度过低，不能满足工件加工精度的要求；过高，则是一种浪费。
（3）机床的功率、刚度和工作参数应该与最合理的切削用量相适应。粗加工时选择有足够功率和足够刚度的机床，以免切削深度和进给量的选用受限制；精加工时选择有足够刚度和足够转速范围的机床，以保证零件的较高加工精度和较低表面粗糙度值。
（4）机床生产率应该与工件的生产类型相适应。对于大批、大量生产，宜采用高效率机床、专用机床、组合机床或自动机床；对于单件小批生产，一般选择通用机床。
