金屬切削加工工藝的方法分析

王立慶

摘要：近年來，我國社會經濟高速發展，推動了機械制造業的發展。因此，金屬零件精度和質量的要求不斷提高，金屬切削加工是機械制造業的技術關鍵。本文簡要介紹了金屬切削加工工藝及其分類，并對影響金屬切削的要素進行分析，制定出提高金屬切削加工工藝質量的方案。

關鍵詞：金屬切削；加工工藝；方法分析

我國科技、經濟水平的飛速發展，促進了機械制造業的發展。由于機械零件表面形狀多樣化（如平面、圓形、圓錐面等），且對機械零件精確度要求的不斷提高，使得金屬切削加工工藝成為機械制造業的技術關鍵。本文將從金屬切削的方法分類和如何提高金屬切削質量兩個方面來進行探討。

一、金屬切削加工簡介

金屬切削加工主要是指利用切削工具按照圖紙設計的要求，將一塊金屬毛坯上多余的部分切掉，使得最終呈現的金屬零件可以滿足形狀、尺寸、質量等方面的要求，是機械加工過程中的一個關鍵環節。實現金屬切削需要滿足以下要求：1.刀具與金屬零件之間必須發生相對運動，由于兩者之間的摩擦，多余部分的材料才得以切除；2.刀具的材料需要具備一定的切削性能以實現金屬切削；3.根據切削的目的形狀不同，切削需要保持一定的幾何角度，即切削刀具需要具有合適的幾何參數。

二、金屬切削加工方法分類

金屬切削主要有兩大類分類方法：按照工藝特征分類和按照表面形成方法分類。

（一）按照工藝特征分類

機械制造過程中最主要的加工方法就是金屬切削加工。近年來，制造業的發展推動了毛坯制造工業的發展，毛坯加工精度不斷提高。精鑄、精鍛、擠壓、粉末冶金等加工工藝的應用也日益廣泛。切削工具的幾何形狀以及切削工具與金屬零件之間的相對運動形式決定了金屬切削加工的工藝特征。金屬切削工藝按照工藝特征分類主要有：車削、鉸削、刨削、銑削、鉆削、拉削、鋸切、鏜削、插削、磨削、研磨、拋光、齒輪加工、珩磨、超精加工、蝸輪加工、螺紋加工、超精密加工、鉗工和刮削等，方法雖然多種多樣，但都是依據相同的原理來進行的。

（二）按照表面形成方法分類

金屬切削加工方法按照表面形成方法主要可以分為3類：

1.滾切法。滾切法固定了刀具和工件毛坯的位置，是用來加工齒圈齒形的方法，它是利用一對齒圈的嚙合原理來工作的。滾切法的具體工作過程就是將切削刀具當成一個齒圈或者是齒圈/齒條的一個牙齒，這樣就決定了刀具與齒輪之間的相對位置，從而決定了刀具與齒輪之間的相對運動。這時就有了唯一的刀具切削表面與既定的齒輪表面進行共軛作用。這種方法常被用于生產精確度不高的工件，非常適合于大規模生產。但由于其時間成本相對較高，一般不用來進行小規模生產。齒輪加工中的磨齒、插齒、滾齒等均屬于采用滾切法加工的。

2.仿形法。仿形法也被稱為成形法。這種方法是利用成形刀具或成形砂輪等對金屬進行切削，從而加工出成形面。其實就是依據成形工件的的表面形狀和輪廓制作出一個模擬的成形面。成形刀具或成形砂輪必須與工件最終的表面輪廓相匹配。成形刀具和工件也需要做相對運動，但是它所形成的表面是由刀具形狀決定的而不是相對運動決定的。由于成形刀具的制造難度較高，而且這種方法的切削力不大，因此一般只用于切削量小或工件材質硬度不大的切削加工。

3.刀尖軌跡法。刀尖軌跡法是指切削工具與金屬零件之間的相對運動決定了刀尖的運動軌跡，因此該方法是依靠刀尖和工件表面之間的相對運動軌跡來得到工件所需要的幾何形狀。該方法的應用實例有：車削外圓、刨削平面、磨削外圓、用靠模車削成形面等。

三、提高金屬切削加工工藝質量的途徑

（一）正確選用切削工具

金屬切削的原理就是刀具和工件之間的相對運動，因此刀具是金屬切削加工工藝中的重要裝備。刀具一定要足夠堅硬才能完成切削操作。選擇正確的刀具可以提高工件的加工效率、精度和質量。在選用刀具時，要特別注意刀具的耐磨性能和幾何參數。也要根據工件的材料和加工工藝選擇刀具。例如，打磨和鋸切時使用的刀具就不能完全想通過。使用刀具前，還要對其進行加工，仔細研磨刃口，使刀具光滑鋒利，便于進行金屬切削。可以選用磨粒較細較硬的磨具加工刀具，砂輪也要進行正確、及時的修正和維護。近年來，新一代刀具材料的發展進一步提升了工件的加工效率和質量，如氣相沉積涂層技術。在刀具高韌性和高強度的基礎之上增加了高硬度的涂層，這就很好的解決了刀具材料硬度與強度之間的問題。

（二）正確選用切削油

切削液也叫作冷卻潤滑液。切削過程中容易產生大量的切屑和切削熱，切屑的存在往往會影響金屬表面的光滑度，而切削熱則會使刀具變形，影響刀具的使用壽命和工件的精準度。正確選擇切削油則可以避免以上問題的發生。切削油一般是以液體的形式澆筑在切削區內，它的作用主要有兩點：一是起到冷卻作用，即從切削區帶走大部分熱量，降低切削溫度；二是起到潤滑作用，即切削液減少了刀具、工件、切屑之間的摩擦力，從而使切削平面更加光滑。除此之外，切削油還可以起到排屑、清洗、防銹等作用。

（三）把握好刀具切削的幾何角度

在進行金屬切削時，需要提前測量好刀具切削的角度，以保證工件的精密度，提高切削效率。為了確定切削的準確角度，一般會建立一定的參考坐標。常用的參考系有兩種：靜止參考系和工作參考系。靜止參考系的作用是定義刀具的設計、制造和測量時的標注角度。

四、小結

機械制造業的快速發展，提高了對金屬切削加工工藝的要求。我國的金屬切削工藝歷史悠久，但是隨著時代的發展，其工藝技術仍需完善。本文簡要介紹了金屬切削加工工藝及其分類，并分析了提高切削質量的具體方法，旨在提高金屬切削行業的技術水平，推動機械制造業的發展。但是，我國重工業技術起步晚，因此還需要借鑒發達國家的先進經驗，努力提高自身技術水平，提高工件精度、質量，使機械制造業更上一個臺階。

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