机械加工是一种制造过程,其核心在于对原材料进行有控制的物料移除,主要以金属为主。这种加工方式是减法制造的一种形式,与通过材料添加来创造物体的增法制造(例如3D列印)相对。机械加工在许多金属产品的生产中扮演着至关重要的角色,但它也可应用于木材、塑料、陶瓷和复合材料等其他材料。专门从事这一行业的人被称为技工。
「许多现代的机械加工采用计算机数值控制(CNC),让电脑控制铣床、车床及其他切割机的运动和操作。」
在过去一个半世纪中,机械加工一词的准确含义随着科技的进步而有所变化。在18世纪,机械技工一词所指的是那些建造或修理机器的人,他们主要依赖手工技术,使用木材雕刻及金属的锤锻和手工打磨等方法。
随着20 世纪中期机械化时代的到来,术语「机械工具」和「加工」逐渐被创造出来,以描述这一变迁中的工艺。在当时,被称作传统加工的过程包括车削、打孔、铣削、锉光等。这些传统或常规加工过程使用的机械工具,例如车床和铣床,都是以锋利的切削工具去移除材料,达到期望的几何形状。
机械加工可以分为传统加工和非传统加工两大类。在传统加工中,通常依据加工的形状进一步细分,圆形加工包括车削、打孔等,而各种其他形状的加工则包括铣削、锯切等。
「在传统加工中,切削工具必须用比工件更硬的材料制成,以便有效地去除材料。」
切削工具设计精巧,拥有一个或多个锋利的切削边,并且由比工件材料更硬的材料制成。这些切削边的形状、相对运动及其在工件中的穿透都会影响最终加工的结果。
当前,许多机械加工技术与传统的手工加工相比,已经进步到了全新的层次。例如,电子放电加工(EDM)和水刀切割等非传统加工技术被越来越多地使用。这些技术为复杂形状和高精度的零件制造提供了支持,使得机械加工的应用范畴更加广泛。
「在生产加工中,通常会先完成多次粗加工,再进行一两遍的精加工,以确保最终产品的质量。」
步入21世纪,随着增法制造技术的兴起,减法制造逐渐被重新定义。有学者开始把传统的机械加工视作减法制造的一部分,这一概念与增法制造形成了鲜明的对比。虽然在某些领域这两种技术存在竞争,但在整个产业的大背景下,两者的关系实际上是互补的。
随着科技的进步,我们可以预见未来的机械加工将更加智能化和自动化。虽然CNC技术已经极大地提升了加工的效率和精度,但在追求完美和持续改进的过程中,我们仍然需要面对许多挑战。再者,如何在便利性、经济效益与环保之间取得平衡,也将是未来的重要课题。
随着我们不断进步,这样的变化是否会持续影响我们对机械加工的理解和应用呢?