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各种加工方法（如车、铣、刨、磨、钻、镗、铰等）所能达到的加工精度和表面粗糙度都是有一定范围的。任何一种加工方法，只要精心操作、细心调整并选择合适的切削用量，其加工精度就可以得到提高，加工表面粗糙度的值就可以减小。但是，随着加工精度的提高和表面粗糙度值的减小，所耗费的时间与成本也会随之增加。
生产上加工精度的高低是用其可以控制的加工误差的大小来表示的。加工误差小，则加工精度高；反之，加工误差大，则加工精度低。统计资料表明，加工误差和加工成本之间呈反比例关系，如图2.7所示， δ 表示加工误差， S 表示加工成本。从图中可以看出，对一种特定的加工方法，当加工误差小到一定程度（如曲线中 A 点的左侧）后，加工成本提高很多，加工误差却降低很少；加工误差大到一定程度后（如曲线中 B 点的右侧），加工误差增大很多，加工成本却降低很少。这说明一种加工方法在 A 点的左侧或 B 点的右侧应用都是不经济的。例如，在表面粗糙度（ Ra = 0.4μm）小的外圆加工中，通常多用磨削加工方法而不用车削加工方法。因为车削加工方法不经济。但是，对于表面粗糙度 Ra = 25~1.6μm的外圆加工，则多用车削加工方法而不用磨削加工方法，因为这时车削加工方法又是经济的了。实际上，每种加工方法都有一个加工经济精度的问题。
图2.7 加工误差与加工成本的关系
加工经济精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能达到的加工精度和表面粗糙度。
根据零件加工面（平面、外圆、孔、复杂曲面等）、零件材料和加工精度以及生产率的要求，同时考虑工厂（或车间）现有工艺条件及加工经济精度等因素，选择加工方法。例如：
①对于一个 ϕ 50 mm的外圆，材料为45#钢，尺寸公差等级为IT6，表面粗糙度 Ra 为0.8μm的零件，其终加工工序应选择精磨。
②非铁金属材料宜选择切削加工方法，不宜选择磨削加工方法，因为非铁金属易堵塞砂轮工作面。
③为了满足大批大量生产的需要，齿轮内孔通常采用拉削加工方法加工。各种加工方法的加工经济精度，见表2.4—表2.6（供选择加工方法时参考）。
表2.4 外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度
注：加工有色金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。
表2.5 孔加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度
注：加工非铁金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。
表2.6 平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度
注：加工非铁金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。
外圆、内孔和平面是机器零件加工量大而广的典型表面。根据这些表面的精度要求，首先确定该表面的最终工序加工方法，然后辅以先导工序的预加工方法，从而组成一条加工路线。长期的生产实践验证了一些比较成熟的加工路线，熟悉这些加工路线对编制工艺规程具有指导作用。
零件外圆表面主要采用下列4条基本加工路线来加工，如图2.8所示。
这是应用最广的一条加工路线。只要工件材料可以切削加工，公差等级≤IT7，表面粗糙度 Ra ≥0.8μm的外圆表面都可以在这条加工路线中加工。如果加工精度要求较低，可以只取粗车；也可以只取粗车—半精车。
对于黑色金属材料，特别是对半精车后有淬火要求，公差等级≤IT6，表面粗糙度 Ra ≥0.16μm的外圆表面，一般可安排在这条加工路线中加工。
图2.8 外圆表面的加工路线
这条加工路线主要适用于工件材料为有色金属（如铜、铝），不宜采用磨削加工方法加工的外圆表面。
金刚石车是在精密车床上用金刚石车刀进行车削。精密车床的主运动系统多采用液体静压轴承或空气静压轴承，进给运动系统多采用液体静压导轨或空气静压导轨，因而主运动平稳，进给运动比较均匀，爬行现象少，能够实现较高的加工精度和较小的表面粗糙度值。目前，这种加工方法已应用于尺寸精度为0.01μm和表面粗糙度 Ra =0.005μm的超精密加工中。
这是在加工路线（2）的基础上又加入了其他精密加工、超精密加工或光整加工工序。这些加工方法多以减小表面粗糙度、提高尺寸精度、形状精度为主要目的，有些加工方法，如拋光、砂带磨等则以减小表面粗糙度为主。
如图2.9所示为用于外圆研磨的研具示意图。研具材料一般为铸铁、铜、铝或硬木等。研磨剂一般为氧化铝、碳化硅、金刚石、碳化硼以及氧化铁、氧化铬微粉等，用切削液和添加剂混合而成。根据研磨对象的材料和精度要求来选择研具材料和研磨剂。研磨时，工件做回转运动，研具做轴向往复运动（可以手动，也可以机动）。研具和工件表面之间应留有适当的间隙（一般为0.02~0.05 mm），以存留研磨剂。可调研具（轴向开口）磨损后，可通过调整间隙来改变研具尺寸；不可调研具磨损后，只能改制来研磨较大直径的外圆。为改善研磨质量，还需精心调整研磨用量，包括研磨压力和研磨速度的调整。
图2.9 外圆研磨的研具示意图
砂带磨削是以粘满砂粒的砂带高速回转，工件缓慢转动并做送进运动，从而对工件进行磨削加工的加工方法。如图2.10（a）、（b）所示为闭式砂带磨削原理图，如图2.10（c）所示为开式砂带磨削原理图，其中图（a）和（c）是通过接触轮，使砂带与工件接触。可以看出其磨削方式和砂轮磨削类似，但磨削效率可以很高。如图2.10（b）所示为砂带直接和工件接触（软接触），主要用于减小表面粗糙度值的加工。由于砂带基底质软，接触轮也是在金属骨架上浇注橡胶做成的，也属软质，所以砂带磨削有抛光性质。超精密砂带磨削可使工件表面粗糙度达到0.008μm。
图2.10 砂带磨削原理图
抛光是一种使用敷有细磨粉或软膏磨料的布轮、布盘或皮轮、皮盘等软质工具，靠机械摩擦和化学作用，减小工件表面粗糙度的加工方法。这种加工方法去除余量通常小到可以忽略，因此不能提高尺寸和位置精度。
如图2.11所示是常见孔的加工路线框图，可分为4条基本的加工路线。
图2.11 孔的加工路线框图
这条加工路线多用于大批量生产盘套类零件的圆孔、单键孔和花键孔加工。其加工质量稳定、生产效率高。当工件上没有铸出或锻出毛坯孔时，则第一道工序需安排钻孔；当工件上已有毛坯孔时，则第一道工序需安排粗镗孔，以保证孔的位置精度。如果模锻孔的精度较好，也可以直接安排拉削加工。拉刀是定尺寸刀具，经拉削加工的孔一般为7级精度的基准孔（H7）。
这是一条应用最广泛的加工路线，在各种生产类型中都有应用，多用于中、小孔加工。其中扩孔有提高位置精度的能力，铰孔只能保证尺寸、形状精度和减小孔的表面粗糙度值，不能纠正位置精度。当对孔的尺寸精度、形状精度要求比较高，表面粗糙度要求又比较小时，往往安排一次手铰加工。有时，用端面铰刀手铰，可用来改善孔的轴线与端面之间的垂直度误差。因为铰刀也是定尺寸刀具，所以经过铰孔加工的孔一般也为7级精度的基准孔（H7）。
下列情况下的孔，多在这条加工路线中加工：
①单件小批生产中的箱体孔系加工。
②位置精度要求很高的孔系加工。
③在各种生产类型中，直径比较大的孔，如 ϕ 80 mm以上，毛坯上已有位置精度比较低的铸孔或锻孔。
④材料为有色金属，需要由金刚镗来保证其尺寸、形状和位置精度以及表面粗糙度的要求。
在这条加工路线中，当工件毛坯上已有毛坯孔时，第一道工序安排粗镗，无毛坯孔时则第一道工序安排钻孔。后面的工序视零件的精度要求，可安排半精镗，也可安排半精镗—精镗或安排半精镗—精镗—浮动镗或半精镗—精镗—金刚镗。
浮动镗刀块属定尺寸刀具，安装在镗刀杆的方槽中，沿镗刀杆径向可以滑动，如图2.12所示，其加工精度较高，表面粗糙度值较小，生产效率高。浮动镗刀块的结构如图2.13所示。
图2.12 镗刀块在镗杆方槽内可以浮动
1—工件；2—镗刀块；3—镗杆
图2.13 浮动镗刀块的结构
金刚镗是指在精密镗头上安装刃磨质量较好的金刚石刀具或硬质合金刀具进行高速、小进给精镗孔加工。金刚镗床也有精密和普通之分。
精密金刚镗是指金刚镗床的镗头采用空气（或液体）静压轴承，进给运动系统采用空气（或液体）静压导轨，镗刀采用金刚石镗刀进行高速、小进给镗孔加工。
这条加工路线主要用于淬硬零件加工或精度要求高的孔加工。其中，研磨孔是一种精密加工方法。研磨孔用的研具是一个圆棒，研磨时工件做回转运动，研具做往复送进运动。有时也可工件不动，研具同时做回转和往复送进运动，同外圆研磨一样，需要配置合适的研磨剂。
珩磨是一种常用的孔加工方法。用细粒度砂条组成珩磨头，加工时工件不动，珩磨头回转并做往复进给运动。珩磨头需经精心设计和制作，有多种结构，如图2.14所示为珩磨的工作原理图。
图2.14 珩磨的工作原理图
珩磨头砂条数量为2~8条不等，它们均匀地分布在圆周上，通过机械或液压作用涨开在工件表面上，产生一定的切削压力。经珩磨后的工件表面呈网纹状。珩磨加工范围宽，通常能加工的孔径为1~1 200 mm，对机床精度要求不高。若无珩磨机，可利用车床、镗床或钻床进行珩孔加工。珩磨精度与前道工序的精度有关。一般情况下，经珩磨后的尺寸和形状精度可提高一级，表面粗糙度可达0.04~1.25μm。
对上述孔的加工路线作两点补充说明：
①上述各条孔加工路线的终加工工序，其加工精度在很大程度上取决于操作者的操作水平（刀具刃磨、机床调整和对刀等）。
②对以“μm”为单位的特小孔加工，需要采用特种加工方法，如电火花打孔、激光打孔、电子束打孔等。有关知识，可根据需要查阅相关资料。
如图2.15所示为常见的平面加工路线框图，可按以下5条基本加工路线来介绍。
图2.15 平面的加工路线框图
（1）粗铣—半精铣—精铣—高速精铣
在平面加工中，铣削加工用得最多，这主要是因为铣削生产率高。近年发展起来的高速铣，其公差等级比较高（IT6~IT7），表面粗糙度值也比较小（ Ra = 0.16~1.25μm）。在这条加工路线中，视被加工面的精度和表面粗糙度的技术要求，可以只安排粗铣或安排粗、半精铣，粗、半精、精铣以及粗、半精、精、高速铣。
刨削适用于单件小批生产，特别适用于窄长平面的加工。
刮研是获得精密平面的传统加工方法。由于刮研的劳动量大，生产率低，故在批量生产的一般平面加工中，常被磨削加工取代。
同铣平面的加工路线一样，可根据平面精度和表面粗糙度要求，选定终工序，截取前半部分作为加工路线。
如果被加工平面有淬火要求，则可以在半精铣（刨）后安排淬火。淬火后需要安排磨削工序，视平面精度和表面粗糙度要求，可以只安排粗磨，也可以只安排粗磨—精磨，还可以在精磨后安排研磨或精密磨等。
这条加工路线，生产率高，适用于有沟槽或有台阶面的零件。例如，某些内燃机气缸体的底平面、连杆体和连杆盖半圆孔以及分界面等就是在一次拉削中直接完成的。由于拉刀和拉削设备昂贵，因此这条加工路线只适合在大批大量生产中采用。
这条加工路线主要用于有色金属零件的平面加工，这些平面有时就是外圆或孔的端面。如果被加工零件是黑色金属，则精车后可安排精密磨、砂带磨或研磨、抛光等。
工件加工质量要求较高时，应划分加工阶段。一般可分为粗加工、半精加工和精加工3个阶段。如果加工精度和表面质量要求特别高时，还可增设光整加工和超精密加工阶段。划分加工阶段的原因如下：
①便于保证加工质量。粗加工阶段由于切除余量大，容易引起工件的变形。一方面毛坯的内应力重新分布会引起变形，另一方面由于切削力、切削热及夹紧力都比较大，也会造成工件的受力变形和热变形。因此，应在粗加工之后留一定的时间来消除这些变形，而不是马上进行精加工，在后续加工中再通过逐步减少加工余量和切削用量的办法，进一步消除上述变形。
②便于及时发现毛坯缺陷。粗加工阶段通过切去大部分的金属余量，可以及时发现工件主要表面上的裂纹、气孔、杂质等毛坯缺陷以及加工余量是否足够。一旦发现缺陷，应尽早报废，避免在要报废的工件上损失更多的工时和费用。
③便于安排热处理工序。粗加工后工件残余应力大，可安排时效处理以消除内应力；在精加工工序之前安排表面处理、淬火等，以使热处理引起的变形等在精加工前得到消除。
④精加工工序的表面安排在最后，可保护这些表面少受损伤或不受损伤。
⑤有利于合理使用设备和技术工人。粗加工阶段可以使用功率较大、精度较低的机床，安排技术等级较低的工人，如学徒工。精加工阶段可以使用功率较小、精度较高的机床，安排技术等级较高的工人，如高级技师。这样有利于充分发挥粗加工机床的动力并长期保持精加工机床的精度，并做到合理使用人才资源。
在某些情况下，划分加工阶段也并不是绝对的。例如，加工重型工件时，不便于多次安装和运输，因此不必划分加工阶段，可在一次安装中完成全部粗加工和精加工。为了提高加工精度，可在粗加工后松开工件，使其充分变形，再用较小的力夹紧工件进行精加工，以保证零件的加工质量。另外，如果工件的加工精度要求不高，工件的刚度足够，毛坯的质量较好而切除的余量不多，则可不必划分加工阶段。
①先粗后精。按照加工阶段划分，先进行粗加工，后进行精加工，将粗、精加工分开。
②先基准后其他。优先加工用作基准的表面，这是确定加工顺序的一个重要原则，以便尽快为后续工序的加工提供精度较高的基准。例如，轴类零件总是先加工端面和顶尖孔；在精磨前、淬火后应对两顶尖孔修研一次；盘套类零件则先把基准孔加工好。
③先主后次。先加工主要表面，后加工次要表面。由于主要表面往往要求的加工精度都较高，这也是较容易出废品的加工工序。加工主要表面时，若发现主要表面不合格而发生报废，可以停止后面次要表面的加工，避免浪费次要表面加工的工时。
若先把次要表面加工好，而在后面加工主要表面时发生报废，则会浪费前面次要表面的加工工时。另外，一些次要表面在零件上（如键槽、螺孔等）相对于主要表面有一定的位置精度要求，所以应先加工好主要表面。次要表面穿插在主要表面的加工中间或以后进行。
④先面后孔。先加工平面，后加工孔。如箱体、支架和连杆等工件，由于先加工好的平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠。若以加工好的平面定位加工孔，则可保证平面与孔的位置精度。另外，平面先加工好之后可使钻头准确地钻入工件，不会引偏。
热处理用于提高材料的物理力学性能，改善金属的加工性能并消除残余应力。制定工艺规程时，应注意安排它们的顺序。
①最终热处理目的是提高材料的物理力学性能，如调质、淬火、渗碳淬火、氮化和氰化等，都属于最终热处理，应安排在精加工前后。变形较大的热处理（如渗碳淬火、淬火等）应安排在精加工的磨削工序之前进行，以便在磨削时纠正热处理造成的变形。调质应放在精加工之前进行。变形较小的热处理如氮化等，应安排在精加工后进行。表面装饰性电镀（如镀铬）和发蓝处理，一般都安排在精加工之后进行。
②预备热处理目的是消除应力，改善机械加工性能，并为最终工序做准备，如正火、退火和时效处理等，则应安排在相应工序之前。用于改善粗加工时材料加工性能的热处理，一般放在粗加工之前的毛坯车间里进行。用于消除粗加工之后的残余应力的热处理，可放在粗加工之后进行。调质处理常安排在粗加工之后，用于细化晶粒，改善加工性能。
精度要求较高的精密丝杠和主轴等工件，需要多次安排时效处理，消除应力，减少变形。
辅助工序的种类较多，包括检验、去毛刺、倒棱、清洗、防锈、去磁和平衡等。辅助工序也是必要的工序，若安排不当或遗漏，将会给后续工序和装配带来困难，影响产品质量，甚至导致机器不能使用。检验工序是必不可少的辅助工序，对保证质量、防止产生废品起到重要作用。除工序中自检外，还应在下列场合单独安排检验工序：
①辅助工序安排在粗加工阶段结束后，以便及时发现质量问题并消除废品，避免浪费精加工工时。
②辅助工序安排在重要工序前后，以便及时发现废品，以节省后续工序的工时。
③辅助工序安排在送往外车间加工的前后，如热处理工序前后，以便及时检查废品，分清责任。
④辅助工序安排在全部加工工序完成后。
工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序的加工内容较多。而工序分散是指将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的加工内容相对较少。
工序集中与工序分散是拟定工艺路线时确定工序数目及内容的两种不同的原则，它与生产批量的大小有密切的关系。
①采用功能较强的通用设备和与之相配的工艺装备。
②工序数目少，工艺路线短，简化了生产计划和生产组织工作。
③设备数量少，减少了操作工人和生产面积。
④工件安装次数少，缩短了辅助时间，有助于保证加工表面的相互位置精度。
①设备与工艺装备比较简单，调整方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，容易适应产品的更换。
②便于采用最合理的切削用量，从而减少基本时间。
③设备数量多，自动化程度高，采用流水线和自动线生产，生产面积大。
为适应市场和顾客对产品的多种规格要求，现代生产常采用多刀、多轴的数控机床和加工中心将工序集中。对于重型和大型零件，为了减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中；对于刚性差且精度高的精密工件，工序应适当分散。
生产批量大，产品类型变化少，可采用高效自动加工的设备，如多刀、多轴机床；若产品类型变化大，或者生产批量小时，可采用通用机床。选择设备时，还应考虑以下几点：
①机床的加工精度与工件要求的加工精度相适应。
②机床规格与工件的外形尺寸相适应。
③与现有的加工条件相适应，如设备负荷的平衡状况等。
工艺装备的选择要考虑生产类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求等因素。
①夹具的选择：单件小批生产应先采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、虎钳、分度头等。有条件的可采用组合夹具。大批量生产应采用高效专用夹具。多品种的中、小批量生产可采用可调夹具或成组夹具。
②刀具的选择：优先采用标准刀具。大批量生产中，应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。
③量具的选择：单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分表和千分表等。大批量生产应采用极限量规和高效专用检具、量仪等。量具的精度必须与加工精度相适应。