馬克思講人與動(dòng)物的根本區(qū)別就是會(huì)不會(huì)制造和使用工具。機(jī)械加工就是人類發(fā)展到近代以后，對(duì)金屬和其他材料進(jìn)行處理重要工具。機(jī)械加工分類十分豐富，并且隨著技術(shù)進(jìn)步，新的加工工藝也被逐漸開發(fā)出來，主要包括車、銑、刨、磨、鉆、線切割、3D打印等。

下面我們通過機(jī)械加工設(shè)備來了解每一種加工工藝。

加工設(shè)備

車床是主要用車刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。

車床分為普通車床和數(shù)控車床，普通車床依靠工人人為控制零件的加工精度，對(duì)公認(rèn)的操作水平要求更高；數(shù)控車床通過電腦編程來控制加工過程，加工效率和精度都更高。

銑床主要指用銑刀對(duì)工件多種表面進(jìn)行加工的機(jī)床。通常銑刀以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件和銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。

銑床和車床是機(jī)加工中應(yīng)用最為廣泛的兩種設(shè)備，車床為加工件旋轉(zhuǎn)，車刀進(jìn)動(dòng)，適合加工圓形零件；銑床為銑刀旋轉(zhuǎn)，加工件進(jìn)動(dòng)，適合加工平面。

刨床是用刨刀對(duì)工件的平面、溝槽或成形表面進(jìn)行刨削的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)床。

使用刨床加工，刀具較簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)率較低（加工長(zhǎng)而窄的平面除外），因而主要用于單件，小批量生產(chǎn)及機(jī)修車間，在大批量生產(chǎn)中往往被銑床所代替。

磨床是利用磨具對(duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。 

大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等。

鉆床指主要用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鉆頭軸向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

鉆床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工精度相對(duì)較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴(kuò)、锪孔，鉸孔或進(jìn)行攻絲等加工。加工過程中工件不動(dòng)，讓刀具移動(dòng)，將刀具中心對(duì)正孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）。

前蘇聯(lián)拉扎聯(lián)科夫婦研究開關(guān)觸點(diǎn)受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時(shí)高溫可以使局部的金屬熔化、氧化而被腐蝕掉，從而開創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工方法。

線切割機(jī)也于1960年發(fā)明于前蘇聯(lián)，我國(guó)是第一個(gè)用于工業(yè)生產(chǎn)的國(guó)家。主要用于進(jìn)行異形工件的加工。線切割分為快走絲和慢走絲，相應(yīng)的加工的表面粗糙度不同。

加工中心是由數(shù)控銑床發(fā)展而來的，它具有銑刀庫，可以程序控制自動(dòng)更換銑刀，所以相對(duì)自動(dòng)化程度更高。此外部分加工中心具有車銑復(fù)合的功能，能夠同時(shí)完成車床和銑床的工作。

現(xiàn)在，加工中心已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，有些高水平的機(jī)械加工廠加工中心的數(shù)量已經(jīng)查過車床和銑床。加工中心對(duì)操作員的要求更高，不僅要了解機(jī)械加工工藝，還要求具有數(shù)字編程的能力。

3D打?。?DP）即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。 

3D打印技術(shù)是近年來十分火熱的一種加工工藝，它通常是采用先通過計(jì)算機(jī)將要打印的物體進(jìn)行建模，再通過3D打印機(jī)對(duì)工件進(jìn)行打印。

由于3D打印的靈活性，這種工藝受到了廣泛的關(guān)注，甚至提出3D打印可以打印一切。但是3D打印現(xiàn)在只是小規(guī)模的應(yīng)用，主要受限于材料選擇和加工尺寸。

物理所機(jī)械加工廠始建于北平研究院物理研究所嚴(yán)濟(jì)慈先生任所長(zhǎng)時(shí)期，歷經(jīng)幾十年依然服務(wù)于物理研究一線。巔峰時(shí)期，物理所機(jī)械加工廠有員工百余人，加工工藝完備，工種齊全。

現(xiàn)在，數(shù)控車床、電火花線切割、四軸加工中心、五軸數(shù)控加工中心等現(xiàn)代化的加工設(shè)備一應(yīng)俱全。作為大部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備都靠自己搭建的博士生，加工廠成為我除了實(shí)驗(yàn)室和宿舍外，度過時(shí)間最長(zhǎng)的地方。

物理所機(jī)械加工廠承擔(dān)了許多物理所實(shí)驗(yàn)設(shè)備的加工工作，為科研人員開展實(shí)驗(yàn)研究做出了重要保障。

部分機(jī)械加工成果

機(jī)械制圖是完成機(jī)械加工的第一步，也是需要我們物理工作者根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況完成自主設(shè)計(jì)。 

目前，最為流行的機(jī)械制圖軟件包括AutoCAD和Solidworks。其中Solidworks作為三維作圖軟件，更加容易上手。

雖然Solidworks上手簡(jiǎn)單，但是功能仍然強(qiáng)大，它可以通過裝配多個(gè)零件將設(shè)備的完整形態(tài)展現(xiàn)出來，甚至可以做一些簡(jiǎn)單的流體和受力分析。用好Solidworks也成為一個(gè)實(shí)驗(yàn)物理工作者的一項(xiàng)基本功。

機(jī)械加工是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的工作，完成機(jī)械制圖僅僅是開始，我們還要多關(guān)注機(jī)械加工工藝的具體原理和流程。

如果有條件的話要多深入機(jī)械加工的一線，與工人多交流，每位工人都有自己的絕活。

此外，我們?cè)谠O(shè)計(jì)零件時(shí)首先要考慮的就是如何完成零件的加工，注重零件的可加工性，這樣加工出來的零件才能最大滿足自己的設(shè)計(jì)，更重要的是——可以為導(dǎo)師節(jié)省經(jīng)費(fèi)呀！

參考資料：

1. 百度百科

2. 物理所機(jī)械加工廠

3. Solidworks