金屬切削工具中機械制造過程的應用解析

摘 要：機械制造業在我國社會主義國民經濟當中占據了極其重要的位置，在我國社會主義經濟全面發展中也發揮著不可或缺的關鍵性作用。作為機械制造業中最基礎的環節，金屬切削技術本身擁有較高的精密度，可以有效促進機械的穩定持續運行，因而不管是傳統機械制造還是現代化高科技機械制造，金屬切削技術都占據了重要位置。特別是對于電子與電機類機械產業而言，金屬切削技術能夠更充分發揮作用。文章就機械制造過程中金屬切削工具及相關工藝的應用進行了深入研究，以供參考。

關鍵詞：金屬切削工具；機械制制造業；應用分析

中圖分類號：TH161.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）30-0067-02

隨著機械制造業相關技術的迅速發展，機械零件出現了各種形式，常見的包括圓柱、圓錐等多種形狀，隨著機械零件對自身精密度以及平滑度的要求日益嚴格，需要巧妙應用金屬切削工具，將這部分零件置于機床上進行特別處理。需要把握的因素包括金屬切削工具的相關參數、切削的程度、周邊環境因素等等，在把握好各項因素的基礎上，可以有效結合設計方案需要，提升零件質量。如何結合機械制造實際情況，調整金屬切削工具的應用方法值得思考。

1 金屬切削工具的分類

1.1 按照切削工藝的不同分類

金屬切削工具，本身在現有機械制造業當中屬于占據主要地位的加工工具。隨著毛坯零件制造精度的日益提升，精鍛與精鑄、擠壓、粉末式冶金等相關的機械零件加工工藝也逐漸得到推廣。金屬切削工具的應用方法及工藝流程，很大程度上取決于切削工具本身的結構特點，還有機械制造加工過程中切削工具和工件的相對運動情況。按照工藝流程的不不同，金屬切削工具主要包含了車、鉸、刨、鋸、銑等多個種類，而相應的加工方式則又包含了刮削、鋸切、螺紋加工等多種形式。在應用金屬切削工具時應根據零件需要選擇合適的加工工具與方式。

1.2 按照零件表面的形式差異進行分類

1.2.1 滾切法

滾切法主要利用了齒圈嚙合的機械原理，從而實現對齒圈類零件齒形的準確把握。具體而言，在運用滾切法時，會將金屬切削切削工具拿出，分別用作獨立的齒圈插齒或滾齒、齒圈的刨齒或者磨齒等多個部分。在此過程中，既會準確確定切削工具同齒輪兩部分零件的相對位置，又會進一步確定切削工具同齒輪兩者的相對運動形式。這就可以在制造零件的齒輪面已經確定的基礎上，使得金屬切削工具的表面同齒輪面形成共軛。在制造機械過程中，金屬切削工具及砂輪同目標機械零件瞬心線會因相互作用而保持滾動，工具與零件兩部分持續保持著固定的速率比關系，最終制造所得的零件，其加工表面會和切削工具在本次加工運動時所呈現的網絡面保持一直。使用金屬切削工具對對齒圈與齒形類機械進行加工時，多在滾齒、刨齒、弧齒等類型的機床中進行，齒輪類機械零件在應用金屬切削工具進行加工時，大部分均采用滾切法。

1.2.2 成形法

成型法又稱之為仿形法。仿形法主要是通過保障零件最終加工完成后，其表面同金屬切削工具的表面輪廓相對應，以提高零件精確度。該加工方法主要是利用金屬切削工具與機械加工零件進行相對運動，并進一步做線性運動，從而達到精確加工的目的。但成型法在一定程度上對切削工具同零件的相對運動有著較為嚴格的要求。成型法最重要的特點，就是在加工過程中，母線并非是由運動產生的，其更多的取決于金屬切削工具的形狀。在對機械零件進行進行加工后，零件加工機床的成型運動模式，逐漸被金屬切削工具的形式所控制，常見的成形方法包括車削、銑削以及磨削等三種方式。考慮到成形金屬切削工具的制作具有較大困難，且后續養護液較為困難，此外，以加工機床、零件、切削工具三部分為組成部分的機械加工制造系統整體能夠承擔的荷載力有所限制，故切削力也需要得到有效控制，該方法常在機械成形面較短時進行應用。

1.2.3 刀尖軌跡法

機械制造過程中，切削工具的刀尖運行軌跡主要是由加工機床內可用的金屬切削工具與目標機械與工件相互間的相對運動決定的。考慮到這一點，在實際機械制造時，可以利用切削工具刀尖在加工零件表面的運動軌跡，進一步確定零件最終完成加工后所需要的幾何形狀與表面形式，同樣可采用刨削、車削等加工形式。

2 金屬切削時應當具備的基本要素

2.1 合理應用切削工具

結合我國2013年金屬切削工具的生產情況來看，共生產金屬切削工具近7.61億件，同比增長了近56.24%。金屬切削工具應當具備刃口，且工具本身的金屬材質應當比加工零件擁有更高硬度。不同金屬切削工具及切削運動的形式，也會使得零件的加工方法出現相應變化。以刃形金屬切削工具為例，在使用該類工具加工零件時，主要加工方法包括拉削、鋸切、鉆削及刨削等多種方式。

要有效提高機械制造效益，結合零件特點，選擇相應的切削工具也尤為重要。以常見的普通外圓車刀為例，該工具的構成，主要包含了刀柄與刀頭兩個部分。刀柄主要是在加工零件時，確保車刀的切入位置及夾持方式符合加工需要，刀頭的主要作用則是充分切削零件。

結合目前金屬切削工具的材質發展現狀來看，除高速鋼等穩定性與硬度較高的材料外，還有硬質合金等新型材料，對金屬切削工具性能的完善發揮了重要作用，進一步推動了機械制造業的可持續發展。在此之后，以PCD和PCBN以及復合型金屬材料為代表的新型材料迅速產生。切削工具材質的不斷優化，主要是為了滿足部分零件材料在加工時不易切削、緊密度難以把握好等問題。此外，金屬切削工具配套的輔助工具在機械制造過程中也具有重要意義，以原有組合夾具為例，在制造該機械零件的過程中，為全面提高夾具強度，逐漸從槽系加工演變成了孔系加工。目前機械制造實踐當中，應用較廣泛的是EROWA類金屬切削工具的配合使用，機械制造工作逐漸從原有的電加工演變為高精度化切削加工。現有的金屬切削工具，采用熱裝刀柄，精確度得到了有效提高，將誤差控制在了微米單位內。

2.2 金屬切削工具的材質選擇

作為機械制造業中不可缺少的關鍵性組成部分，金屬切削工具及其相應的工藝設備，給機械制造業實際工作中零件加工質量、精確程度及綜合效率造成直接影響。金屬切削工具的材料，主要是用于切削部分的材質。由此看來，切削工具的壽命及精確度，最終仍然由切削工具材質的優劣來決定。想要確保切削工具擁有良好性能，首先應當確保其材料擁有較高強度與韌性，且耐熱導熱性能良好，能夠經得起高壓磨損，制作工藝也需要進行全面考慮。目前金屬切削工具用于切削部分的材料，主要種類包括了碳素類工具鋼、硬質合金以及超硬切削工具材料等多種復合型材料。就目前金屬切削工具的制作工藝及使用材料來看，以碳素和合金工具鋼為代表的材料，其耐熱性能較差，但擁有優秀的抗彎強度，焊接性及刃磨性均較為良好，故在中等或低等速度的機械切削工具中具有較好的表現，但若是高速型機械切削，則使用高速鋼或者硬質合金更為適宜。

3 合理運用金屬切削工具提高機械設備質量的措施

3.1 切削工具種類的選擇

在考察切削工具的種類時，應當優先選擇耐磨性能優秀的工具，再適當調整工具的幾何參數，在使用前，應當反復研磨刃口確保其鋒利而平滑。若使用磨具進行機械加工，則應當確保磨具磨粒較細且硬度較高，在使用前應當準確調整其砂輪。金屬切削工具的未來發展方向，會在金屬材料的類型方面進行不斷優化創新，并進一步提高切削工具表面的涂層沉積技術，在確保切削工具基礎材料性能優秀的基礎上，為其配置硬度更高，靈活性更強的涂層，從而更為良好的處理金屬材料本身硬度同零件硬度之間的沖突。此外，切削工具的結構也會得到進一步優化，有效提升精確度，使得產品精確度更高，有效提升切削質量，使得工具更為實用。

3.2 切削潤滑油的選擇

切削潤滑油通常實用液體形式，在切削區域內進行澆注，其作用一方面是確保及時散發切削區域在加工過程中產生的大量熱量，有效降低切削溫度，發揮充分冷卻的作用。另一方面，切削潤滑油的使用，也能夠進一步減少機械制造過程中因切屑過多等原因導致的過大摩擦力，從而控制加工過程產生的熱量。通過合理運用潤滑油，可以有效避免零件同切削工具的相互粘連及磨損，并防止切割工具給機床及機械表面造成磨損。此外，潤滑油還能夠在金屬切削工具的防銹蝕養護中發揮重要作用。

3.3 切削角度等相關數據的測定

為了準確把握金屬切削工具的在進行切削時的幾何角度，應當提前構建完善的參考空間坐標系與平面。按照金屬切削工具角度的不用，主要包含兩部分參考系。一部分為靜止時的參考系，另一部分為進行加工工作時的參考坐標系。靜止參考坐標系，主要用于對切削工具的設計、指導以及刃磨等工作時的參考。此參考系中所確定切削工具加工角度，稱之為標注角度。在確定靜止參考坐標系時，應當確保主運動方向同合成切削運動的方向保持一致，此外工具安裝定位方向也應該同主運動方向呈平行或者垂直狀。此外，切削工具刀柄位置，應確保其軸線同運動方向保持平行狀，視情況可調整為垂直狀。

4 結 語

綜合上述情況，金屬切削工具在機械制造業中雖然屬于較為傳統的加工方式，但是隨著時代的發展，該類型加工工藝也獲得了巨大的進步。目前金屬切削加工工具的精確度等方面，已經基本可以滿足機械制造加工業的各方面需要。這要求我們在積極探索新型金屬材料，提高切削工具性能的基礎上，不斷完善加工工藝，實現其長遠發展。

參考文獻：

[1] 馬莉.機械制造過程中金屬切削工具的應用[J].價值工程，2012，（1）.

[2] 鐘小宏.金屬切削加工有限元仿真及薄壁件變形預測研究[D].南昌：南昌航空大學，2012.

[3] 石洪國.金屬切削加工工藝方法探究[J].科技創業家，2013，（3）.

[4] 胡賢金.切削參數智能生成技術研究[A].第五屆現代切削與測量工程國際會議論文集[C].2012.

[5] 王廣春.研究采礦機械加工中切削加工及切削顫振[J].黑龍江科技信息，2013，（31）.

[6] 張杰.研究機械加工中切削加工及切削顫振[J].東方教育，2014，（6）.

[7] 蘇亮.機床切削加工及切削顫振[J].中國科技博覽，2012，（25）.