12 种常用机床类型及其应用

车床使工件旋转，用单刃刀具切削。凡主要几何形状为回转面的零件都属于此类：轴、衬套、销、阀体、连接器外壳。车削和端面车削是基本工序，配上合适的刀具，可在同一次装夹中加工出沟槽、锥面、螺纹和圆角。

切削是连续的，因此车床在外圆上去除材料很快。当零件有深腔或需要从多个方向铣削的棱柱特征时，它就不再是显而易见的选择。这时要么改用车铣复合中心，要么接受在铣床上二次装夹。

• 1
  最适合圆柱面和锥面、螺纹、端面槽，在好机床上 Ø 公差可控制在 ±0.005 mm。
• 2
  注意长悬伸轴会变形。使用中心架或分段切削。

铣削使用旋转的多齿刀具沿多个轴进给。它覆盖平面、台阶、槽、T 型槽、燕尾槽、键槽和 3D 曲面。三轴机床适用于所有特征都能从一个方向或几个简单方向到达的零件。

一旦零件需要退刀槽、斜孔或在一次装夹中加工五个面，四轴和五轴机床就接手了。这时常用机床的选择就变成装夹次数的选择，而不是切削工序本身的选择。每增加一次装夹，都会增加工装误差和排队时间，而不只是人工。

权衡在于夹持力和刀具可达性。淬硬块上的深腔用长立铣刀会颤振。有时正确答案是用更小的刀具配更慢的进给，有时则完全是另一种工艺。

磨削使用砂轮而不是齿状刀具。每次走刀去除的材料很少，留下精细表面，修整得当时通常为 Ra 0.2–0.8 μm。它是淬硬钢、必须保持低切削力的薄壁，以及任何平面度需控制在几微米以内的表面的标准路线。

电火花加工通过电极与工件之间的火花去除材料，因此硬度无关紧要。线切割用直缝切穿淬硬板和冲头。电火花成型加工可蚀出盲腔和立铣刀无法到达的尖锐内角。两者都慢，且都需要预先设计电极或走丝路径。

这两者不是批量生产的日常选择。它们是在车削或铣削无法保证几何形状或公差时挽救零件的工艺。应在设计阶段就为其留预算，而不是在首件不合格之后。

钻孔做出孔，镗孔修正孔。钻头走自己的路径，在深孔或斜入口表面上容易偏斜，因此之后用镗刀头把直径和位置恢复到尺寸。镗孔还能加工任何钻头一次走刀都无法达到的大直径，并能在长孔上保持圆度。

摇臂钻床或坐标镗床是重型、形状不规则铸件上孔系的经典方案。工件不动，主轴移动。在现代加工中心上，同样的工作可在多面体工装上完成，但对于大到无法吊上工作台的一次性焊接件，老式布局仍然合理。

刨床和插床使单刃刀具在静止工件上沿直线运动。它们加工长平面和直槽，如 T 型槽和 V 型导轨。运动慢、装夹重，因此大多数车间现在改用铣削加工这些表面。刨削仍适用于零件长度超过任何铣床行程且几何形状简单的情况。

从主导几何形状开始。数一数刀具必须从多少个方向接近。所有特征都能从一个面到达的是三轴活。两个或三个面提示四轴或车铣复合。五个或更多，或任何位于凸缘下方的特征，指向五轴。

然后看公差和表面。如果图纸要求 ±0.005 mm 和 Ra 0.8–1.6 μm，铣削和车削通常能在一两道工序内达到。如果要求 Ra 0.2–0.8 μm，或平面度指标低于铣床在薄壁件上能保持的水平，就安排磨削工序。

最后，检查材料和硬度。铝和低碳钢在任何机床上都容易切削。钛合金、Inconel 和淬硬状态的 17-4PH 会推高切削力、降低刀具寿命，因此需要刚性好的机床、短刀具和保守的步距。如果零件硬度已超过 45 HRC，磨削或电火花加工才是现实可行的路线。

短清单胜过长的。两到三种可行工艺，每种旁边写明装夹次数和主要风险，就足以给零件报价，也能在不靠猜的情况下与车间沟通。

• 1
  单面三轴铣床或车床，取决于对称性。
• 2
  多面四轴、五轴或车铣复合，以减少装夹次数。
• 3
  淬硬或薄壁磨削、线切割或电火花成型。
• 4
  大而简单的平面铣削，除非行程不够。