什么是與小批量產(chǎn)品相匹配的加工件？

　　加工件對(duì)于機(jī)械和生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常重要的因素。不僅與整體上的功能和性能相關(guān)，還與成本有很大關(guān)系。

　　大家在為FA設(shè)備等小批量產(chǎn)品設(shè)計(jì)零件時(shí)，是否在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了制造工序？

　　對(duì)于大量生產(chǎn)的產(chǎn)品而言，雖然單個(gè)產(chǎn)品的成本降低，但模具成本等初始成本巨大。另一方面，F(xiàn)A設(shè)備是小批量生產(chǎn)，因此需要選擇初始成本低的生產(chǎn)方式。 適合小批量生產(chǎn)的制造方法例如包括以機(jī)加工為代表的機(jī)加工、激光切割等鈑金加工、焊接等。

　　尤其是FA設(shè)備上的裝置零件，多采用以下加工方法。

　　機(jī)加工機(jī)械零件、有強(qiáng)度、剛度和精度要求的零件、制罐加工品的二次加工

　　鈑金加工蓋、殼體等薄板零件、幾乎不要求強(qiáng)度、剛度和精度的零件

　　焊接加工由角材與管材等組合而成的制罐加工零件（框架、骨架等）

　　首先，聚焦主要的機(jī)加工。 機(jī)械零件制作的有力伙伴！機(jī)加工 雖然簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)都叫機(jī)加工，但卻有各種方法。機(jī)加工基本上是從基材上去除不需要的部分以實(shí)現(xiàn)所需形狀的加工。這種加工也稱(chēng)為去除加工。主要的機(jī)加工方法如下。 銑削類(lèi)（機(jī)加工）

　　是通過(guò)固定材料并使旋轉(zhuǎn)刀具與之切削來(lái)去除不需要的部分的加工。也叫機(jī)加工，可以說(shuō)是機(jī)加工的主角之一。

　　刀具稱(chēng)為立銑刀，根據(jù)用途來(lái)選擇和使用不同的形狀、尺寸。它是一種通用性很高的加工方法，例如鉆孔、切削表面和加工凹槽。

　　主要的機(jī)械設(shè)備：通用銑床、數(shù)控銑床、加工中心、五面加工中心

　　車(chē)床類(lèi)（車(chē)削加工）

　　它是將材料（主要是圓形材料）旋轉(zhuǎn)，然后將刀具推壓在其上以去除不需要的部分的加工。也叫車(chē)削加工，可以說(shuō)是機(jī)加工的另一個(gè)主角。 與固定材料并將旋轉(zhuǎn)的刀具與其接觸的機(jī)加工不同，車(chē)削加工是使材料旋轉(zhuǎn)，并將被稱(chēng)為切削刀的刀具與接觸。因此能夠進(jìn)行車(chē)削加工的形狀一定是同軸圓柱或圓筒形狀。

　　與機(jī)加工相比，其特點(diǎn)在于能夠快速、整齊地加工同軸形狀。常用于加工高精度的圓柱和圓筒形狀，例如軸、桿等。

　　另外，葉輪等在車(chē)削加工后換到加工中心上再進(jìn)行機(jī)加工的情況也是常見(jiàn)的加工工藝。 主要機(jī)械設(shè)備：通用車(chē)床、數(shù)控車(chē)床、復(fù)合車(chē)床、車(chē)削中心、自動(dòng)車(chē)床

　　放電類(lèi)

　　這是將通電的電極（由銅或石墨制成）或電線(xiàn)靠近材料以產(chǎn)生電弧放電從而熔化、去除材料的加工。其具有無(wú)論材料有多堅(jiān)硬只要是導(dǎo)電的材料都能夠加工的優(yōu)點(diǎn)，例如也可以加工使用銑床無(wú)法實(shí)現(xiàn)的清角、清底的加工。

　　有用線(xiàn)電極去除輪廓的電火花線(xiàn)切割加工、能夠通過(guò)接觸對(duì)稱(chēng)形狀的電極實(shí)現(xiàn)各種形狀的電火花成型加工等。電火花成型加工多用于模具制作等。 主要機(jī)械設(shè)備：電火花線(xiàn)切割加工機(jī)、電火花成型加工機(jī) 磨削類(lèi)

　　是通過(guò)接觸旋轉(zhuǎn)的磨石，對(duì)材料表面進(jìn)行精密精加工的加工。用于需要精密精加工的部位，例如零件之間的接合面等。

　　除了加工精密平面外，還有精加工圓柱形狀的外側(cè)和孔的內(nèi)徑的磨削加工。

　　主要機(jī)械設(shè)備：平面磨床、外圓磨床、坐標(biāo)磨床、珩磨機(jī)

　　平面磨床

　　首先，我們來(lái)解釋一下銑削式切削工藝，它也是機(jī)加工中的主角。

　　這種加工方法適用于加工底板和外殼等板狀和塊狀零件?？梢哉f(shuō)是FA設(shè)備等的加工零件的主要加工方法。 讓我們構(gòu)建一個(gè)對(duì)機(jī)加工現(xiàn)場(chǎng)的印象！ 機(jī)加工是將材料固定在設(shè)備的工作臺(tái)上，然后將高速旋轉(zhuǎn)的刀具（立銑刀）抵靠在材料上以切削掉不需要的部分的加工。主要是能夠切削表面、切削輪廓、開(kāi)孔、開(kāi)槽、切削出曲面。

　　并且因?yàn)樗且环N非常通用的加工方法，所以能夠通過(guò)更換適合每種加工方法的刀具進(jìn)行加工。 由加工者手動(dòng)更換刀具并手動(dòng)操作的是通用銑床，而能夠?qū)Ρ徊僮鞯牟糠诌M(jìn)行數(shù)控控制（Numerical Control：數(shù)控）的是數(shù)控銑床。數(shù)控是指能根據(jù)程序自動(dòng)旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)主軸、移動(dòng)工作臺(tái)的功能。 此外，配備有ATC（Automatic Tool Changer：自動(dòng)換刀裝置）的稱(chēng)為加工中心。由于加工時(shí)會(huì)自動(dòng)更換多個(gè)刀具，因此只要組裝上材料啟動(dòng)程序，就能對(duì)材料一次實(shí)施各種加工。

　　下圖是目前主流的通用加工中心的構(gòu)成。

　　加工中心的構(gòu)成（森精機(jī)：NV4000的情況下） 將材料（主要是塊料）放在工作臺(tái)上，固定好，安裝刀具，設(shè)置材料原點(diǎn)，然后輸入加工程序。之后，主軸和工作臺(tái)按照程序，通過(guò)進(jìn)行機(jī)加工，實(shí)現(xiàn)所需的產(chǎn)品形狀。

　　加工用程序稱(chēng)為 NC 程序。過(guò)去的方法似乎是在紙帶上輸出并由機(jī)器讀取紙帶?，F(xiàn)在程序的創(chuàng)建主要有以下兩種方式。 ① 直接在控制器輸入程序 ② 使用名為 CAM 的 PC 應(yīng)用程序創(chuàng)建數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)娇刂破鳌?對(duì)于簡(jiǎn)單的形狀，可以以①的方式輸入程序，對(duì)于復(fù)雜的形狀，則采用②的方法。 機(jī)加工能夠制作的物品 那么機(jī)加工能夠制作的物品會(huì)是什么形狀呢？在這里，我們先介紹一下典型的零件例，以便您可以有一個(gè)印象。 1?2軸加工品 最容易制造的零件是可以通過(guò)從一個(gè)方向打孔或切割而制成的形狀。像孔加工那樣僅在一個(gè)軸向上進(jìn)行加工、在相同高度上加工輪廓、開(kāi)槽等平面加工都是較為簡(jiǎn)單的加工。

　　如下例所示，在平面上僅打螺絲孔或鉆孔的底板或者局部有切口或倒角的塊件等都是典型加工。除了孔和切口外，還可以加工輪廓和凹槽。

　　多面加工品 這是將上圖零件不僅從一個(gè)方向而從多個(gè)方向?qū)嵤┘庸ざ傻募庸て?。如圖 3 所示，除了從一個(gè)方向進(jìn)行輪廓形狀加工、孔加工、槽加工和切口加工外，還從橫向進(jìn)行孔加工。

　　圖 4 所示從橫向進(jìn)行槽加工和從另一個(gè)方向進(jìn)行孔加工的例子。在這種加工中，將材料翻轉(zhuǎn)，改變其方向，在各方向上加工形狀。

　　從一個(gè)方向進(jìn)行加工后，會(huì)將材料翻轉(zhuǎn)并再次固定，這種工作也稱(chēng)為“工件換裝”。

　　3軸加工 3 軸加工是一種即使從一個(gè)方向加工也能切削光滑的曲面（自由曲面等）的方法。沿著頂端圓形的球頭立銑刀的曲面移動(dòng)，對(duì)其進(jìn)行精加工。不僅可以加工圖 5 所示的具有自由曲面的零件，還可以加工圖 6 所示的掃描人和動(dòng)物而成的曲面。

　　由于需要同時(shí)沿曲面 3 維移動(dòng)主軸，因此請(qǐng)使用支持 3D加工的CAM（Computer Aided anufacturing：計(jì)算機(jī)輔助制造）的專(zhuān)用應(yīng)用程序創(chuàng)建 NC 程序。注塑成型模具零件的機(jī)加工經(jīng)常使用此種加工方法。

　　多軸加工品 不是塊狀而是整體形狀復(fù)雜的零件也可以加工。通過(guò)在各個(gè)方向上重新固定材料并使用5 軸加工機(jī)，能夠制造多面復(fù)雜的形狀。這種加工方法常用于航空零件等。

　　圖 7 和圖 8 是典型的航空零件的形狀（示意圖）。其特征在于，自由曲面和孔加工等組合、具有凸起、整體減薄形狀等復(fù)雜的薄壁結(jié)構(gòu)較多。

　　多軸同步加工 在最新的 5 軸加工機(jī)和復(fù)合加工機(jī)中，有些形狀只能通過(guò)一邊與刀具運(yùn)動(dòng)同步地旋轉(zhuǎn)材料一邊進(jìn)行加工才能完成。典型的形狀是圖9所示的被稱(chēng)為轉(zhuǎn)子葉片的形狀（ 4 軸同步）和圖10所示的葉輪那樣的形狀（5 軸同步）。

　　對(duì)于像這樣不能僅從固定的材料方向進(jìn)行加工的復(fù)雜形狀加工，機(jī)加工具有優(yōu)勢(shì)。

　　機(jī)加工可以實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單形狀到復(fù)雜形狀的幾乎所有零件的加工。

　　編輯：黃飛