機械加工是一種製造過程,其核心在於對原材料進行有控制的物料移除,主要以金屬為主。這種加工方式是減法製造的一種形式,與通過材料添加來創造物體的增法製造(例如3D列印)相對。機械加工在許多金屬產品的生產中扮演著至關重要的角色,但它也可應用於木材、塑料、陶瓷和複合材料等其他材料。專門從事這一行業的人被稱為技工。
「許多現代的機械加工採用計算機數值控制(CNC),讓電腦控制銑床、車床及其他切割機的運動和操作。」
在過去一個半世紀中,機械加工一詞的準確含義隨著科技的進步而有所變化。在18世紀,機械技工一詞所指的是那些建造或修理機器的人,他們主要依賴手工技術,使用木材雕刻及金屬的錘鍛和手工打磨等方法。
隨著20 世紀中期機械化時代的到來,術語「機械工具」和「加工」逐漸被創造出來,以描述這一變遷中的工藝。在當時,被稱作傳統加工的過程包括車削、打孔、銑削、銼光等。這些傳統或常規加工過程使用的機械工具,例如車床和銑床,都是以鋒利的切削工具去移除材料,達到期望的幾何形狀。
機械加工可以分為傳統加工和非傳統加工兩大類。在傳統加工中,通常依據加工的形狀進一步細分,圓形加工包括車削、打孔等,而各種其他形狀的加工則包括銑削、鋸切等。
「在傳統加工中,切削工具必須用比工件更硬的材料製成,以便有效地去除材料。」
切削工具設計精巧,擁有一個或多個鋒利的切削邊,並且由比工件材料更硬的材料製成。這些切削邊的形狀、相對運動及其在工件中的穿透都會影響最終加工的結果。
當前,許多機械加工技術與傳統的手工加工相比,已經進步到了全新的層次。例如,電子放電加工(EDM)和水刀切割等非傳統加工技術被越來越多地使用。這些技術為複雜形狀和高精度的零件製造提供了支持,使得機械加工的應用範疇更加廣泛。
「在生產加工中,通常會先完成多次粗加工,再進行一兩遍的精加工,以確保最終產品的質量。」
步入21世紀,隨著增法製造技術的興起,減法製造逐漸被重新定義。有學者開始把傳統的機械加工視作減法製造的一部分,這一概念與增法製造形成了鮮明的對比。雖然在某些領域這兩種技術存在競爭,但在整個產業的大背景下,兩者的關係實際上是互補的。
隨著科技的進步,我們可以預見未來的機械加工將更加智能化和自動化。雖然CNC技術已經極大地提升了加工的效率和精度,但在追求完美和持續改進的過程中,我們仍然需要面對許多挑戰。再者,如何在便利性、經濟效益與環保之間取得平衡,也將是未來的重要課題。
隨著我們不斷進步,這樣的變化是否會持續影響我們對機械加工的理解和應用呢?