金屬切削工具中機械制造過程的應(yīng)用研究

摘 要：為滿足不同行業(yè)、不同應(yīng)用場合下對機械的要求，及滿足企業(yè)對零件加工質(zhì)量、效率的要求，需要合理的金屬切削工具，不斷提升切削加工技術(shù)。基于此，本文應(yīng)用文獻研究、綜合分析等方法，在分析了金屬切削工具的分類、材料的基礎(chǔ)上，探究如何合理應(yīng)用金屬切削工具并充分挖掘其潛力。

關(guān)鍵詞：金屬切削;機械制造;應(yīng)用研究

前言：近年來我國機械制造業(yè)迅猛發(fā)展，相關(guān)技術(shù)快速、多元發(fā)展。如今大眾的平常生活及各類生產(chǎn)工作中都充斥著各樣的機械，機械零件的形式更為多樣，對金屬加工提出了多樣的要求，而每類零件對自身的精密度、平滑度等也提出了高要求，因此需要更合理、科學(xué)的應(yīng)用切削工具。切削工具的種類多樣，劃分方式也多樣，如今機械制造正全面向機床加工發(fā)展，切削工具在設(shè)計時也主要考慮機用的需求，切削工具的材料不同，適合被加工的金屬種類及機械部件也不同。在機床加工中，刀具雖然占機床整體成本中比例很小，但對加工質(zhì)量的影響很大，加工中需要把握的因素也十分多，包括切削工具的材料、相關(guān)參數(shù)、切削程度及周邊環(huán)境等，合理的把握這些因素，才能根據(jù)設(shè)計方案合理的應(yīng)用切削工具，以達到工件加工的要求，提升企業(yè)機械制造的水平。

1 金屬切削工具的分類、材料

1.1金屬切削工具分類

根據(jù)切削工藝不同，可將金屬切削工具劃分為車、鉸、刨、鋸、銑等種類，對應(yīng)刮削、鋸切、螺紋等切削加工形式。切削工具本身是機械制造業(yè)中不可缺少的加工工具，如今對毛坯零件加工精度的要求日益提高，使得精鍛、精鑄、擠壓、等加工工藝被逐漸推廣。應(yīng)用金屬切削工具時選擇的方法和工藝，取決于切削工具的結(jié)構(gòu)及加工時工具與工件間的運動情況。

根據(jù)加工工件按表面形式的不同，可將切削工具劃分為滾切法、仿形法、刀尖軌跡法等工藝類型：①滾切法，基于齒圈嚙合械原理，應(yīng)用于齒圈類零件的加工，一般在滾齒、弧齒等機床中進行，能準確加工齒形，運用該法時，金屬切削工具分別對齒圈插齒、齒圈刨齒等部分進行單獨加工，在確定齒輪面的基礎(chǔ)上，加工時需準確確定同齒輪各部分零件的位置及同齒輪間的相對運動情況，從而使金屬切削工具表面同齒輪面形成共軛;②仿形法，是為了保障零件加工完成后表面和切削工具表面輪廓相互對應(yīng)，主要基于切削工具與零件相對運動的情況做線性運動，以保障零件精確度，從而達到精確加工的目的，加工時母線并由運動產(chǎn)生，更多取決于切削工具形狀。考慮到成形后加工及養(yǎng)護較困難，且機床、零件和切削工具組成部的整個系統(tǒng)整能夠承擔的荷載力有限，因此該技術(shù)常應(yīng)用于零件成形面較短時內(nèi)，且需有效控制切削力;③刀尖軌跡法，切削工具刀尖軌跡一般由機床內(nèi)切削工具與目標工件間的相對運動情況決定，因此實際機械加工時，可利用切削工具的刀尖在的運動軌跡，來確定零件工件最終所需的表面形式、幾何形狀與，可應(yīng)用與刨削、車削等形式。

1.2刀具材料

機械制造對刀具材料的硬度、韌性、耐磨性、耐熱性等性能提出了較高要求，要求刀具材料硬度必須高于零件材料硬度，要求刀具具有足夠強度與韌性以承受切削時較大的沖擊、振動、切削力，要求刀具具有較好耐磨性以具備較長的使用壽命，要求道具具備較高耐熱性以承受切削時產(chǎn)生的較高溫度。刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、金剛石，一般都能滿足以上基本要求：①高速鋼，由W、Mo、C等元素組成，具有較好綜合性能，目前應(yīng)用范圍廣。熱處理后金屬工件硬度提升，高速鋼仍能保證切削加工的性能，相關(guān)刀具的切削速度相比碳素工具鋼、臺金合金工具更快，高速鋼自身強度、韌性較好，刀具的刀刃鋒利，且制造容易，因此常應(yīng)用于精車刀、形狀復(fù)雜刀具，如鉸刀、銑刀、拉刀、齒輪刀具、鉆頭等;②硬質(zhì)合金，由高硬度難熔金屬碳化物粉末、黏結(jié)劑鈷燒結(jié)而成，其常溫硬度可達89～95HRA，具有較好耐磨性、耐熱性和切削速度，但硬質(zhì)合金抗彎強度、沖擊韌性相比高速鋼低，因此刃口不能被磨得鋒利，刀具制造工藝也較困難;③超硬材料的刀具材料，如金剛石、立方氮化硼，以金剛石為例，其莫氏硬度可達10級，金剛石刀具可超精密的切削有色金屬，在硬脆材料切削加工上有巨大優(yōu)勢。

2 金屬切削工具中機械制造過程的合理應(yīng)用研究

2.1合理選擇切削工具

在選擇切削工具時，應(yīng)優(yōu)先選擇具備較好耐磨性能的切削工具，然后適當調(diào)整切削工具幾何參數(shù)，使用前應(yīng)反復(fù)的研磨刀具刃口，以確保刃口鋒利而平滑。若采用磨具加工機械零件，應(yīng)當保證磨具的磨粒細且硬度高，使用前應(yīng)準確調(diào)整磨具砂輪。

2.2合理選擇切削潤滑油

常用的切削潤滑油為液體形式，澆注于切削區(qū)域內(nèi)。切削加工時，切削潤滑油能使切削區(qū)域產(chǎn)生的大量熱量及時消散，從而降低切削區(qū)域溫度，保證工具和工件不受溫度影響發(fā)生不符合加工要求的形變等問題。同時，使用切削潤滑油能夠減少切削加工時工具與工件間因切屑過多等因素承受的摩擦力，進而控制加工產(chǎn)生的熱量。合理的選擇潤滑油，能有效避免加工工件、切削工具在加工時的相互粘連，減少各自的磨損，防止切削工具對機械、機床表面造成不良磨損，并對切削工具發(fā)揮這防銹蝕養(yǎng)護的作用。

2.3準確確定切削角度等數(shù)據(jù)

為準確把握切削過程中切削工具的幾何角度，需要提前構(gòu)建科學(xué)、完善的加工平面及參考空間坐標系。根據(jù)切削工具靜止與加工時的不同角度，一般需構(gòu)建靜止時參考坐標系與工作時參考坐標系。設(shè)計切削工具、刀具刃磨等工作需要參考靜止時坐標系，確定靜止坐標系，需確保刀具主運動方向與切削運動方向大致相同，工具安裝的定位方向應(yīng)與主運動方向平行或垂直，此外還應(yīng)使切削工具的刀柄軸線與切削運動方向平行或垂直。

切削力作為計算功率、刀具設(shè)計、夾具設(shè)計的重要依據(jù)，在切削過程中產(chǎn)生的切削力對切削熱的影響十分明顯，對工件加工表明質(zhì)量有較大影響，并且影響切削刀具的磨損性。刀具對工件進行切削時，切屑會使工件內(nèi)部出現(xiàn)彈性、塑性變形，切屑對刀具產(chǎn)生較大摩擦阻力，形成作用于刀具的臺力，而臺力作用于近切削刃的某方向，作用力大小與方向都很難確定，困此為了保證切削質(zhì)量，需要將切削力分解為幾個方向上的分力，然后進行測量、計算，從而反映實際切削加工的需要，最終合理計算并確定切削力。

切削過程中切削區(qū)域溫度上升，產(chǎn)生切削熱影響切削過程，可能使工件、刀具、機床發(fā)生熱變形，對工件加工精度、表面質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，還會影響刀具使用壽命。不同切削工具材料、工件材料也會影響切削熱熱量，如加工塑性較大的金屬工件時，工件會因塑性變形產(chǎn)生較大摩擦阻力，從而使切削熱增大，加工導(dǎo)熱系數(shù)大的金屬工件時，由于材料熱傳導(dǎo)快，因此切削區(qū)域溫度較低，因此需要通過自然熱電偶法、人工熱電偶法等實驗方法測定切削溫度，合理的調(diào)整切削速度等參數(shù)。

3 結(jié)束語

綜上，隨著機械制造業(yè)的發(fā)展，金屬切削工藝不斷進步。為保證金屬切削加工的精確、質(zhì)量，保證切削工具具備較好耐磨性等性能，需要根據(jù)機械產(chǎn)品的加工需求和機床類型等實際情況，合理的選擇切削工具的類型、材料，并通過合理使用潤滑油、準確計算及合理確定切削角度等參數(shù)的方式，來科學(xué)合理的在機械制造中應(yīng)用金屬切削工具。

參考文獻：

[1]李輝.機械制造中金屬切削工具的應(yīng)用研究.山東工業(yè)技術(shù)，2019，（4）：46-47.

[2]王長文.金屬切削工具的創(chuàng)新應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，2016，（22）：18-19.

作者簡介：

邵建華（1969.09—），男，漢族，籍貫：江蘇省南通，職稱：副教授，學(xué)歷：大學(xué)本科，學(xué)士學(xué)位，研究方向：機械制造。