简介
机械加工是常见且包罗万象的工艺门类,这里所指的机械加工是特指用在表面效果处理上的加工手段,跟《成型工艺篇》中的机械加工有部分交集,需要注意区别。
机械加工种类繁多,传统的加工手段无外乎车、铣、刨、磨、冲、割、钻等, 而这类传统手段大部分逐渐被现代化的精密数控加工中心 CNC 整合迭代。一些新的工艺手段也逐渐丰富。本书篇幅有限,在此不一一列举,仅摘取设计师在设计实践活动中涉及频次比较高的如喷砂、拉丝、抛光、冲压、滚轧等工艺进行论述。
特点
机械加工的特点可总结为:高速、高效、高精。
对于不同的机加工工艺手段,其各自的特点如下表所示:
工艺手段
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特点
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喷砂
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可在不同粗糙度之间任意选择,从而获得不同粗糙度的工件表面
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抛光
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可降低工件表面粗糙度,得到光滑表面或镜面光泽
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火花放电
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可加工任何高强、高硬、高韧性、高脆性以及高纯度的导电材料;加工时无明显机械力,适用于低刚度工件和微细结构的加工
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拉丝
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不仅可以改变原有的机械纹或者表面的不足,很好的掩盖生产中的机械纹和合模缺陷,还具有很好的外观装饰效果
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适用材料
机加工工艺手段
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适用材质
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物理喷砂
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金属、玻璃、陶瓷
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抛光
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金属、陶瓷、玻璃
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火花放电
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金属等导电材料
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拉丝
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金属、亚克力、PC、PET、玻璃
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喷砂纹
喷砂是一种利用压缩空气或水流带动硬质颗粒对工件表面进行分布式撞击以达到清洁或实现粗糙度的工艺手段。功能性的目的如除锈、剥离涂层、清洁等在此不展开论述,此处主要讨论在外观工艺上的运用,一般喷砂工艺用于制作哑面 / 雾面 / 砂面。
喷砂可以在包括塑胶、金属、玻璃、陶瓷等几乎所有工件表面施工,但大批量生产使用的最多的还是金属工件的外观喷砂,特别是不锈钢和铝制品。
拉丝纹
拉丝几乎是最常见的金属装饰工艺之一。在金属特别是不锈钢、陶瓷和塑胶材料上都能看到拉丝工艺的身影,机械加工。
拉丝一般有物理研磨、CNC 雕刻和激光等方式,加工方法不同实现的效果也有很大差异,成本相应也不同。
滚轧纹
滚轧也叫滚花,是一种相当古老的工艺,使用滚花刀在柱状金属工件表面增加直纹或网纹状的浮雕花纹以增加摩擦力方便操作使用。但随着大众审美的需求,该工艺的外观美感逐渐上升,在某些产品上装饰功能大于实用功能。
CNC 雕刻纹
CNC 雕刻是使用 CNC 在工件表面进行车削雕刻,产生的拉丝纹和 CD 纹干净、秩序而规则,本书称之为程序纹理,除此之外,CNC 雕刻的纹理还可以控制深度产生浮雕效果。
抛光
抛光是指利用机械、化学或电化学的作用,使工件表面粗糙度降低,以获得光亮、平整表面的加工方法,是利用抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。
机械抛光
机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法,一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等,以手工操作为主。
表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具,在含有磨料的研抛液中,紧压在工件被加工表面上,作高速旋转运动。利用该技术可以达到 Ra0.008μm 的表面粗糙度,是各种抛光方法中最高的,光学镜片模具常采用这种方法。
流体抛光
流体抛光是依靠高速流动的液体及其携带的磨粒冲刷工件表面达到抛光的目的。常用方法有:磨料喷射加工、液体喷射加工、流体动力研磨等。
流体动力研磨是由液压驱动,使携带磨粒的液体介质高速往复流过工件表面。液体介质主要采用在较低压力下流过性好的特殊化合物并掺上磨料制成,磨料可采用碳化硅粉末。
磁研磨抛光
磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷,对工件磨削加工。其优势在于加工效率高,质量好,加工条件容易控制,工作条件好。采用合适的磨料,表面粗糙度可以达到 Ra0.1μm。
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